Costruire una mongolfiera

[Trauma]

Ciao ragazzi,
con un paio di amici ci e' venuta l'idea di provare a costruire una piccola mongolfiera (per puro divertimento non per viaggiarci o altro, sia chiaro..) e ci stiamo interrogando sui materiali e le dimensioni per questo piccolo progetto.
L'idea e' quella di costruire un pallone che possa stare a 6-7 metri da terra per qualche ora generando una spinta verso l'alto "non eccessiva" (da non dover zavorrare con 100 kg..)

Alimentazione: il carburante sara' la carbonella da bbq per la sua facile reperibilita', per il suo peso contenuto e per la "durata" decente a fronte di un costo modesto.. GPL, elio o altri gas o liquidi infiammabili li abbiamo esclusi a priori per la loro intrinseca pericolosita'.. Vorremo evitare di fare il botto

Materiale del pallone: c'e' la remota possibilita' di riuscire a recuperare un paracadute dismesso, ma in caso contrario ho trovato informazioni su mongolfiere costruite in cartene (la carta dei sacchetti per la spesa di carta).. Di sicuro il peso pero' aumenterebbe di parecchio e non so che temperatura possa sopportare il cartene.. altre idee?

Materiale del cestello: per il cestello abbiamo pensato a un bbq dismesso o a un fondo di un barile industriale o a un pattume di alluminio... in ogni caso deve essere un contenitore abbastanza profondo da tenere lontani la carbonella dal pallone per evitare incendi.. altre idee?

Cercando qua e la ho trovato questo conto: con una temperatura esterna di 15 gradi e una interna al pallone di 100 gradi viene generata una spinta verso l'alto di 338gr per m^3 d'aria.. ora.. qualcuno sa dirmi qual'e' il conto esatto che consente di ricavare quei 338gr di spinta?
Mi farebbe comodo poter calcolare quella spinta a diverse temperature ambiente esterno e diverse temperature interne al pallone..

Poi mi farebbe anche comodo sapere approssimativamente la temperatura media dell'aria a 1-2 mt d'altezza delle braci accese: qualche idea su come calcolarla? Pensavo di sperimentare un kg di carbonella e di usare qualche "strumento" per ricavare i dati che mi servono... Quale tipo di termometro potrei utilizzare? Dove lo posso recuperare -quasi- a gratis? Laboratori universitari di fisica? O ci sono altri modi per ricavare quella temperatura?

Altro problema: la stabilita' del pallone! Se il pallone mi si alza a due metri da terra e d'un tratto decide di piegarsi di 30` per una corrente d'aria, la carbonella potrebbe cadere a terra provocando danni.. Qualche idea su come minimizzare i rischi?
Gia' che siamo in tre possiamo stabilizzarlo con delle corde a terra ma giusto per avere qualche altra idea..

In ogni caso penso che faremo video e relazione del progetto e dei vari test preliminari.. magari con il tempo aggiorno questo post con i progressi fatti.. :-)

[Mr Yod]

la carta dei sacchetti prende fuoco con niente se a diretto contatto con una fiamma, per la resistenza al calore mi pare che oltre il centinaio di gradi inizi ad annerirsi (non so quale sia la temperatura della fiamma da legna da camino), ma su questo passo


per la spinta mi pare di aver capito che sono 338g per m³ d'aria interno al pallone
bene, calcoli il volume del pallone (se passa di qua un fisico ti dirà di approssimarlo ad una sfera ), a questo punto moltiplichi il risultato per 338 ed ottieni la massa che può sollevare
per sapere il volume del pallone necessario a sollevare una determinata massa M devi dividere M (espressa in grammi) per 338




per poter calcolare la spinta a diverse differenze di temperatura ci sono pochi dati per estrapolare una formula rudimentale


per i termometri cerca nei negozi di hobbystica, forse ne trovi di adatti
oppure prova con un termometro da esterno: arrivano fino a 50~60° ma almeno hai una vaga idea
oppure ti puoi mettere a costruire un termometro di Galileo

per la carbonella che non si rovescia potreste mettere la "chiglia" al bracere così farà come quelle figurine attaccate alle semisfere che stanno sempre in piedi, non importa quello che tu faccia

le corde a terra vi serviranno per evitare che il pallone se ne vada per i fatti suoi, qua le scelte sono due: sintetico o canapa
la corda sintetica è plastica, è più resistente di quella di canapa, più maneggevole e non puzza
la corda di canapa è, appunto, di canapa essiccata, regge meno peso rispetto a quella sintetica, è un canchero duro e rigido e puzza
però la corda sintetica è più infiammabile di quella di canapa (bruciano entrambe, ma quella di canapa devi lasciarla in mezzo al fuoco)

non so se ho risposto a qualche tuo quesito



in alternativa ti metti a fare l'elettrolisi dell'acqua e ti crei un pallone ad idrogeno (l'idrogeno funziona come l'elio dentro ai palloni) poi se lo guardi storto e quello si incendia vi divertite tutti

nell'altra vita

[Trauma]

per la spinta mi pare di aver capito che sono 338g per m³ d'aria interno al pallone

bene, calcoli il volume del pallone (se passa di qua un fisico ti dirà di approssimarlo ad una sfera ), a questo punto moltiplichi il risultato per 338 ed ottieni la massa che può sollevare
per sapere il volume del pallone necessario a sollevare una determinata massa M devi dividere M (espressa in grammi) per 338

Si, fino a qua ci ero arrivato: infatti avevo calcolato 120 m^3 di pallone per sollevare i 40 kg di cestello+pallone+un minimo di trazione da terra.

Quello che mi serve e' proprio sapere da dove saltano fuori quei 338grammi per potere rifare i conti con diverse temperature esterne e interne al pallone..

per poter calcolare la spinta a diverse differenze di temperatura ci sono pochi dati per estrapolare una formula rudimentale

Da quello che ricavo con l'immaginazione posso pensare che si debba vedere la differenza di pressione (o di densita'?) che c'e' fra l'interno e l'esterno dell'aria.. Quindi gia' sapere come si calcola la pressione (o la densita'?) dell'aria in base alla temperatura aiuterebbe

Anche perche' ho omesso che i famosi 338 grammi erano tali calcolati a livello del mare, quindi penso che sia proprio una differenza di pressione..

per i termometri cerca nei negozi di hobbystica, forse ne trovi di adatti
oppure prova con un termometro da esterno: arrivano fino a 50~60° ma almeno hai una vaga idea
oppure ti puoi mettere a costruire un termometro di Galileo

50~60 sono troppi pochi.. sicuramente a 1 mt si superano i 100 gradi..
Qualche sensorino elettronico per la temperatura? Esistono? Sono costosi?

per la carbonella che non si rovescia potreste mettere la "chiglia" al bracere così farà come quelle figurine attaccate alle semisfere che stanno sempre in piedi, non importa quello che tu faccia

questa e' interessante, ci penso su

in alternativa ti metti a fare l'elettrolisi dell'acqua e ti crei un pallone ad idrogeno (l'idrogeno funziona come l'elio dentro ai palloni) poi se lo guardi storto e quello si incendia vi divertite tutti

nell'altra vita

Grazie per le idee anyway

[Mr Yod]

Si, fino a qua ci ero arrivato: infatti avevo calcolato 120 m^3 di pallone per sollevare i 40 kg di cestello+pallone+un minimo di trazione da terra.

Quello che mi serve e' proprio sapere da dove saltano fuori quei 338grammi per potere rifare i conti con diverse temperature esterne e interne al pallone..



Da quello che ricavo con l'immaginazione posso pensare che si debba vedere la differenza di pressione (o di densita'?) che c'e' fra l'interno e l'esterno dell'aria.. Quindi gia' sapere come si calcola la pressione (o la densita'?) dell'aria in base alla temperatura aiuterebbe

Anche perche' ho omesso che i famosi 338 grammi erano tali calcolati a livello del mare, quindi penso che sia proprio una differenza di pressione..

ah ok: avevo capito male

parlando di formule rudimentali si può iniziare con un'applicazione rudimentale della legge dei gas perfetti:
p*V=n*R*T

p: pressione (espresso in Pa, pascal, un'atmosfera sono poco più di 100kPa)
V: volume (espresso in m³)
n: n° di moli di gas (http://it.wikipedia.org/wiki/Mole)
R: costante dei gas (http://it.wikipedia.org/wiki/Costant...ersale_dei_gas)
T: temperatura (espressa in K, kelvin)

50~60 sono troppi pochi.. sicuramente a 1 mt si superano i 100 gradi..

beh, io ad esempio ho un termometro che raggiunge i 110°C di fondoscala, ma è più vecchio di me quindi non saprei dove sarebbe reperibile

Qualche sensorino elettronico per la temperatura? Esistono? Sono costosi?

si, si, si
i più costosi sono quelli ad infrarossi tra i quali il più economico costa 50€, altrimenti ci sono i termometri elettronici a sonda, però non conosco le loro caratteristiche

[alfio86]

Per il calcolo della spinta, credo che si possa fare così:

S=V(rho_ext-rho_int)g , dove rho_ext e int sono le densità interne ed esterne. Approssimando un po' le si può calcolare con la già citata legge dei gas perfetti, più semplicemente scrivendola come pv=RT, dove v è il volume specifico (l'inverso della densità) e R è una costante diversa da prima, che vale 287 J/kgK per l'aria. La formula riscritta diventa rho=p/RT. Adesso, ipotizzando che la pressione dell'aria all'interno del pallone sia uguale alla p atmosferica (il pallone in basso è in comunicazione con l'ambiente esterno), la formula diventa: S=V*p_atm(1/T_ext-1/Tint)g/R.
Volendo ottenere S/Vg in modo da poter fare il confronto con il dato da te reperito, con quindi p_atm=101325 Pa, T_ext=288 K e T_int=373 K, risulta:
S/Vg = 0.28 kg. Non so il perchè di questa differenza, questo conto mi pare giusto. Comunque sia, salendo di quota variano evidentemente sia la pressione atmosferica, sia la temperatura esterna, quindi la formula può essere utile per valutare questi effetti.

[skyprof]

ma quanto grande la volete sta mongolfiera? da salirci sopra o un modellino ridotto?

se volete un modello ridotto comprate un palloncino al luna park e attaccateci sotto un cestino di vimini da massaia.
e bon.

[Trauma]

Per il calcolo della spinta, credo che si possa fare così:

S=V(rho_ext-rho_int)g , dove rho_ext e int sono le densità interne ed esterne. Approssimando un po' le si può calcolare con la già citata legge dei gas perfetti, più semplicemente scrivendola come pv=RT, dove v è il volume specifico (l'inverso della densità) e R è una costante diversa da prima, che vale 287 J/kgK per l'aria. La formula riscritta diventa rho=p/RT. Adesso, ipotizzando che la pressione dell'aria all'interno del pallone sia uguale alla p atmosferica (il pallone in basso è in comunicazione con l'ambiente esterno), la formula diventa: S=V*p_atm(1/T_ext-1/Tint)g/R.
Volendo ottenere S/Vg in modo da poter fare il confronto con il dato da te reperito, con quindi p_atm=101325 Pa, T_ext=288 K e T_int=373 K, risulta:
S/Vg = 0.28 kg. Non so il perchè di questa differenza, questo conto mi pare giusto. Comunque sia, salendo di quota variano evidentemente sia la pressione atmosferica, sia la temperatura esterna, quindi la formula può essere utile per valutare questi effetti.

Grazie, sembra proprio quello che cercavo :-)

ma quanto grande la volete sta mongolfiera? da salirci sopra o un modellino ridotto?

se volete un modello ridotto comprate un palloncino al luna park e attaccateci sotto un cestino di vimini da massaia.
e bon.

No, non vogliamo montarci sopra.. vogliamo solo far decollare il cestello al minimo del peso.. ma ci piace e ci appassiona l'idea di costruire il tutto da soli utilizzando il piu' possibile materiali di scarto/recupero.
Per puro divertimento

Poi vabbe' se riesce bene avra' anche uno scopo goliardico.. ma per ora e' solo una idea

[skyprof]

No, non vogliamo montarci sopra.. vogliamo solo far decollare il cestello al minimo del peso.. ma ci piace e ci appassiona l'idea di costruire il tutto da soli utilizzando il piu' possibile materiali di scarto/recupero.
Per puro divertimento

Poi vabbe' se riesce bene avra' anche uno scopo goliardico.. ma per ora e' solo una idea

cazz0 che gran vita.



no dai sono un bastard0, ognuno si diverte come vuole. come può.
oh no l'ho rifatto =(

[Trauma]

cazz0 che gran vita.



no dai sono un bastard0, ognuno si diverte come vuole. come può.
oh no l'ho rifatto =(

Ma se non sai neanche com'e' il progetto competo

E poi mi sono sempre divertito a costruire cose.. Lego, modellini, castelli di sabbia.. Sara' anche per quello che ora progetto e realizzo software per guadagnare la pagnotta

[skyprof]

io mi sono sempre divertito a distruggerle, le cose.

forse dovrei fare il serial killer?

[Trauma]

O il pazzo dinamitardo...

[skyprof]

ok è deciso.

ucciderò con la dinamite.

[Mr Yod]

ma così mi rubi il mestiere... =(

a me piace costruire le cose
a patto che dopo esplodano