Vliegeren
De (hydro)statische grondvergelijking beschrijft hoe de luchtdruk verandert met de
hoogte. De vergelijking wordt experimenteel getoetst.
Daartoe wordt een vlieger met een daaraan bevestigde drukmeter opgelaten. Op de
vlieger werken in een evenwichtsstand drie krachten: de zwaartekracht Fz op de vlieger
met de drukmeter, de door de wind uitgeoefende kracht Fwind en de spankracht FS van
het vliegertouw. Deze krachten werken in één vlak en grijpen in één punt aan.
Bij één van de experimenten bereikt de vlieger na 31 m te zijn gestegen een
evenwichtssituatie. In figuur 8 zijn voor die situatie Fz en FS getekend. Deze figuur staat
ook op de bijlage.
Bij het oplaten tot deze hoogte is het touw eerst 40 m afgewikkeld. Het vliegertouw is niet
gevierd of ingenomen en degene die de vlieger opliet, heeft zich niet verplaatst. De
vlieger heeft dus een deel van een cirkelboog beschreven; zie figuur 9.
De doorbuiging van het touw is steeds te verwaarlozen.
De drukmeter en de vlieger hebben samen een massa van 1020 g.
De drukmeter bestaat uit een glazen kolf, afgesloten door een rubberen stop. Door de
stop steekt een glazen buisje tot bijna op de bodem van de kolf. De kolf en het buisje zijn
gedeeltelijk gevuld met gekleurd water. Zie figuur 10 voor de situatie op de grond. Om de
temperatuur in de kolf constant te houden, is de kolf in een bekerglas met water en
blokjes ijs geplaatst.
Bij toenemende hoogte daalt de luchtdruk, waardoor het water in het buisje stijgt. Een in
het buisje aangebracht strookje papier wordt daardoor gekleurd. Bij terugkeer op de
grond wordt de lengte van de gekleurde strook boven het waterniveau in het buisje
opgemeten. Zie figuur 11.
Op de grond bevindt zich in het kolfje 250,00 cm³ lucht. De inwendige diameter van het
buisje bedraagt 2,0 mm.
Bij één van de experimenten wordt een hoogte bereikt waarbij het water in het buisje
7,2 cm is gestegen.
Op de grond bedraagt de druk van de lucht in de kolf 1,0300·105 Pa.
Een waterkolom van 1,00 cm hoogte oefent een druk uit van 98 Pa.
De proeven worden uitgevoerd in voorwaardelijk onstabiele lucht. De grootste hoogte die
de vlieger bereikt, bedraagt 110 m.
De maximale hoogte die bij iedere meting wordt bereikt, wordt berekend uit de
afgewikkelde lengte vliegertouwen de hoek die het touw maakt met de horizon. In
figuur 12 is het verschil in druk 1 Δp 1 van de buitenlucht tussen de grond en de
bereikte hoogte &Delta:h uitgezet als functie van Δh. Deze figuur staat ook op de bijlage.
De temperatuur t van de lucht aan de grond bedraagt 16°C.
De luchtdruk op de grond is 1,013·105 Pa.
De molaire massa van de lucht bedraagt 29 gram per mol.