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mis à jour le 08.10.2009    carte du site    E-mail

Effets en présence dans le ballon solaire

La gravitation ou attraction terrestre :

Bien utile pour rejoindre le "plancher des vaches" !
Le poids, c'est la force verticale dirigée vers le bas que provoque la pesanteur sur un corps.

P  =  m  x  g

La masse d'un ballon, c'est surtout la masse de l'air chaud contenu dans l'enveloppe. Masse d'un m3 d'air à 35°C : environ 1,145 kg.

Exemple : il y a 1735 m3 dans le ballon de 14,5 m de diamètre... donc la masse d'un ballon solaire de 14,5 mètres de diamètre est d'environ 2 tonnes ! . A laquelle il faut ajouter la masse de l'enveloppe (polyéthylène + adhésif + cordelettes + cercle de charge + sellette), et la masse de la charge emmenée (lest, pilote, parachute, accessoires de vol).

 

Le principe d'Archimède :

Principe énoncé par Archimède il y a plus de vingt deux siècles ! :
"Tout corps plongé dans un fluide reçoit une force opposée à son poids et de valeur égale au poids du fluide déplacé".
Cette force est appelée la poussée d'Archimède. Sa direction est verticale, son sens est toujours dirigé vers le haut (puisqu'elle est opposée au poids), son intensité est égale au poids de l'air ambiant déplacé par le ballon.
Poussée d'Archimède

 

principe d'ArchimèdeBilan des forces en présence dans un ballon en vol :

- En atmosphère stable, le ballon monte si la résultante des forces appliquées au ballon Fa est dirigée vers le haut :
Poussée d'Archimède > poids de l'air chaud contenu dans l'enveloppe + poids de l'enveloppe du ballon (poids à vide) + poids de la charge emmenée (charge effective).
- En atmosphère stable, le ballon vole en palier (équilibre) si la résultante des forces appliquées au ballon Fa est nulle :
Poussée d'Archimède = poids de l'air chaud contenu dans l'enveloppe + poids de l'enveloppe du ballon (poids à vide) + poids de la charge emmenée (charge effective).

atomesLa masse volumique et le différentiel de température :

La masse volumique, c'est la quantité de matière par m3 (unité de volume). Par exemple, la masse volumique de l'air à 15 °C, c'est 1,225 kg/m3.
Un ballon réalisé en film plastique noir et gonflé avec l'air ambiant absorbe un grande quantité d'énergie solaire. Cela élève sensiblement la température du film plastique. Par échanges thermiques, la température de l'air à l'intérieur du ballon augmente. L'air se dilate, devient plus léger. Cela abaisse fortement la masse volumique de l'air à l'intérieur du ballon (car il y a moins de molécules au m3). Cette bulle d'air chaud est plus légère que l'air ambiant. Elle monte donc du fait de la différence des masses volumiques.

Au niveau de la mer et sous une pression atmosphérique de 1013 millibars, on constate donc que :

Pour information, l'hélium est un gaz très léger : 0,178 kg/m3. Il est donc de 10 à 15 fois plus efficace que l'air chaud pour lever une charge
air chaud : environ 80 gr/m3 ; hélium : environ 1 kg/m3 !
mais l'hélium est un gaz rare, cher et fuit à travers l'enveloppe.
Pour en savoir plus : Variations des paramètres de vol

Température
de l'air
en °C
Masse
d'un m3 d'air
en kg/m3
Différence
avec l'air
à 15°C
en gr
0°c 1,292 +67 gr
15°C 1,225 0 gr
25°C 1,184 -41 gr
70°C 1,029 -196 gr
100°C 0,946 -279 gr
150°C 0,835 -390 gr

rayonnement du soleilautres effets en présence dans le ballon solaire :

 

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