brake
bridge
hemlet
tire
solar
balloon
alloy
sunglass
super

       บอลลูนและเรือเหาะเป็นสิ่งที่สะท้อนให้เห็นว่ามนุษย์ในสมัยก่อนมีความใฝ่ฝันที่จะบินได้เหมือนนก  แต่แกะ  เป็ด  และห่านกลับเป็นผู้สานฝันรายแรกที่โดยสารไปบนบอลลูน  (hot air balloon)  ซึ่งออกแบบและสร้างโดยพี่น้องตระกูลมองต์โกลฟิเย  (Montgolfier  brothers)  ชาวฝรั่งเศสชื่อนายโจเชฟ  (Joseph)  และนายเอเตียน  (Ettienne)  ในเดือนกันยายน  ปี  ค.ศ. 1783  หลังจากนั้นราว  2 เดือนในเมืองปารีส  ประเทศฝรั่งเศส  มาควิส ฟรังซัว ดาร์ลองส์  (Marquis Francois d’Arlandes)  หัวหน้าหน่วยทหารราบ  และนายปิลาร์ต เดอ โรซิเย  (Pilatre de Rozier)  นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศสเป็นมนุษย์  2  คนแรกที่ได้ทดลองบินขึ้นสู่ท้องฟ้า  บอลลูนลูกนี้ประดิษฐ์โดยพี่น้องตระกูลมองต์โกลฟิเยอีกเช่นกัน  ทำจากกระดาษและผ้าไหม  ใช้วัสดุธรรมชาติเป็นเชื้อเพลิง  เช่น  ฟางข้าวและปุ๋ยคอก  ประวัติศาสตร์ได้บันทึกไว้ว่า  บอลลูนบินอยู่เหนือไร่องุ่นที่ระดับความสูง  500  ฟุตนานกว่า  22  นาที  จนชาวไร่ต่างพากันสงสัยว่ามีมังกรพ่นไฟบินลงมาจากฟากฟ้านั่นทีเดียว  บอลลูน  จึงเป็นสิ่งประดิษฐ์เพียงอย่างเดียวในสมัยนั้นที่ทำให้มนุษย์เดินทางได้ดั่งฝัน

b

       บอลลูนอาศัยหลักการลอยตัวของอากาศร้อนที่เบากว่าอากาศเย็นรอบ ๆ บอลลูน  และแรงขับเคลื่อนมาจากลมที่พัดพาตามธรรมชาติ  แตกต่างจากเรือเหาะ  (airship) ที่ขับเคลื่อนลูกบอลลูนด้วยเครื่องจักร  ในขณะที่ลูกบอลลอยขึ้นสู่ฟากฟ้าตลอดระยะเวลาหลายปีนั้น  นายอองรี  กิฟฟาร์ด  (Henri  Giffard)  ได้ประดิษฐ์เรือเหาะขึ้นมาในปี  ค.ศ. 1852  เรือเหาะลำแรก  มีความยาว  44  เมตร  ลูกบอลลูนเป็นรูปทรงซิการ์มีถุงเชื้อเพลิงก๊าซซึ่งใช้ขับเคลื่อนเครื่องยนต์ขนาด  3  แรงม้า  และในปี  ค.ศ. 1900  ท่านเคาน์ท  เฟอร์ดินัน  วอน  เซปเปลิน  ชาวเยอรมัน  (Count  Ferdinand  Von  Zeppelin  of  Germany) 

b

       ได้ประดิษฐ์เรือเหาะแบบมีโครง  (rigid  airship)  ลำแรกขึ้นมา  ตัวโครงทำจากโลหะ  ยาว  123  เมตร  เส้นผ่าศูนย์กลาง  12  เมตร  มีถุงเชื้อเพลิงทำด้วยยางบรรจุก๊าซไฮโดรเจน  มีครีบและหางเสือเพื่อบังคับทิศทาง  และขับเคลื่อนด้วยแรงขับดันจากการเผาไหม้ภายในเรือเหาะของท่านเคาน์ท  เซปเปลินลำที่มีชื่อเสียงมากที่สุดชื่อ  “ไฮเดนเบอร์ก  (hidenburg)”  ซึ่งถูกไฟไหม้ในขณะที่ลงจอดในเมื่องเลกเฮิร์สท  รัฐนิวเจอร์ซี  (Lake  hurst, New  Jersey)
ถึงแม้จะมีการประดิษฐ์เรือเหาะลำแรกขึ้นมาแล้วก็ตาม  แต่การทดลองขึ้นสู่ท้องฟ้าด้วยบอลลูนก็ยังมีอยู่อย่างต่อเนื่อง  จนกระทั่งบอลลูนที่ถือว่าเป็นต้นแบบของบอลลูนในยุคปัจจุบันนั้น  ได้เกิดขึ้นเมื่อวันที่  10  ตุลาคม  ปี  ค.ศ. 1960  เป็นบอลลูนโพลิยูรีเทนเคลือบไนลอนมีขนาดใหญ่ถึง  30,000  ลูกบาศก์ฟุต  ลอยขึ้นจากเมืองเบิร์นนิง  รัฐเนบราสกา  (Burning,  Nebraska)  โดยใช้ก๊าซโพรเพนเป็นเชื้อเพลิงในการทำอากาศร้อนภายในลูกบอลลูน

b
       ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา  เที่ยวบินบอลลูนได้บรรทุกผู้โดยสารเหนือน่านฟ้าของทวีปยุโรปและอเมริกา  และได้กลายเป็นกีฬาที่สร้างความตื่นตา  ตื่นใจ  ในประเทศสหรัฐอเมริกา  อังกฤษ  และขยายมาจนถึงประเทศออสเตรเลียในปี  ค.ศ. 1970  ปัจจุบันในประเทศสหรัฐอเมริกา  มีบอลลูนอยู่มากถึง  5,000  ลูกทีเดียว

b

          หลักการลอยตัวของบอลลูนและเรือเหาะอาศัยหลักของแรงลอยตัวที่เรียกว่า  “principle  of  buoyancy”  ของนักคณิตศาสตร์ชาวกรีกชื่ออาร์คีมิดิส  (Archimedes)  โดยปรากฏเมื่อ  2,200  ปีที่แล้ว  ซึ่งเป็นกฎของความสัมพันธ์ระหว่างน้ำหนักและปริมาตรที่ถูกแทนที่  อาร์คีมิดิสค้นพบว่าวัตถุลอยน้ำได้ถ้าหากน้ำหนักของวัตถุนั้นมีค่าไม่มากกว่าน้ำหนักของน้ำในปริมาตรเดียวเดียวกับที่วัตถุนั้นแทนที่  การลอยตัวได้ของวัตถุนั้นเกี่ยวข้องกับเรื่องของความหนาแน่นหรือน้ำหนักต่อหนึ่งหน่วยปริมาตร  วัตถุนั้นจะลอยน้ำได้เมื่อความหนาแน่นของวัตถุมีค่าน้อยกว่าความหนาแน่นของน้ำ
b

       บอลลูนสามารถลอยตัวในอากาศได้ด้วยแรงลอยตัว  (buoyancy  force)  เช่นเดียวกับเรือที่ลอยอยู่ในน้ำ  หากเราเปรียบ  “น้ำ”  เป็น  “อากาศ”  การทำให้ความหนาแน่นของอากาศภายในบอลลูนน้อยกว่าความหนาแน่นของอากาศภายนอกรอบ ๆ  ลูกบอลลูนนั้นสามารถทำได้โดยการให้ความร้อนกับอากาศภายในลูกบอลลูน  ทำให้อนุภาคอากาศภายในลูกบอลลูนดูดซับพลังงานความร้อน  อนุภาคจึงเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว  เกิดการชนกันเองและชนกับพื้นผิวภายในลูกบอลลูน  ทำให้เกิดแรงดันลอยตัวจำนวนมหาศาลที่จะทำให้ลูกบอลลูนลอยขึ้นสู่ท้องฟ้าได้  และเมื่อแรงลอยตัวมีค่าเท่ากับน้ำหนักของอากาศที่ถูกแทนที่ด้วยลูกบอลลูน  บอลลูนก็จะหยุดอยู่ที่ระดับความสูงหนึ่ง ๆ  เมื่อพิจารณาหลักความสมดุลของแรงตามธรรมชาติแล้ว  บอลลูนลอยขึ้นไปอยู่ในระดับที่ทำให้ความหนาแน่น  ภายในลูกบอลลูนมีค่าเท่ากับภายนอกบริเวณรอบ ๆ  บอลลูนเพื่อปรับสมดุลนั่นเอง  และจากหลักแรงลอยตัวของอาร์คีมิดิสนี้  ก้อนเหล็กไม่สามารถลอยน้ำได้เหมือนกับเรือเหล็กลำใหญ่  เพราะก้อนเหล็กแทนที่น้ำด้วยปริมาตรที่น้อยกว่า  ขนาดของเรือเหล็กลำใหญ่  บอลลูนก็คล้ายกัน  บอลลูนที่มีขนาดใหญ่สามารถลอยตัวขึ้นไปได้สูงกว่าบอลลูนขนาดเล็ก  เนื่องจากปริมาตรที่แทนที่อากาศนั้นมีค่ามากกว่า

b

          บอลลูนมีส่วนประกอยสำคัญ  3 ส่วนคือ  ตัวบอลลูนรูปทรงกลมหรือเรียกว่า  “envelope”  ทำจากผ้าไนลอนชนิด  rip-stop  nylon  ที่ไม่ฉีกขาดง่าย  ถักทอแบบร่างแห  ทำให้มีน้ำหนักเบาและเหนียวทนทาน  มีการเคลือบภายในด้วยพลาสติกเพื่อช่วยเก็บอากาศร้อน  วัสดุที่ใช้ทำ  envelope  ของบอลลูนนี้จะแตกต่างจาก  envelope  รูปซิการ์บรรจุก๊าซฮีเลียมของเรือเหาะที่ทำจากวัสดุผสมโพลีเอสเทอร์ซึ่งเป็นวัสดุชนิดเดียวกับวัสดุที่ใช้ทำเสื้อของนักดับเพลิง  บอลลูนมีส่วนเปิดบริเวณด้านล่างใต้บอลลูนเรียกว่า  “skirt”  เป็นผ้าที่ทำจากไนลอนเช่นกัน  และเคลือบด้วยเส้นใยอะรามิด  ซึ่งทนต่ออุณหภูมิสูงและไม่ติดไฟ  เช่น  Nomex®  เพื่อป้องกันเปลวไฟ  จากหัวเผาเชื้อเพลิงที่เรียกว่า  “burner”  ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของบอลลูน  การบังคับวาล์วก๊าซนั้นเป็นแบบใช้มือเปิดปิด  envelope  ติดกับตะกร้าโดยสารด้วยสายเคเบิลเหล็กกล้า  และมีการออกแบบโดยใช้ผ้าสีสันสดใสที่มีรูปแบบทรงเรขาคณิตเย็บติดกัน  ถูกม้วนพับเก็บรักษาอย่างดีเพื่อกันเชื้อรา  และต้องตรวจตราอย่างสม่ำเสมอว่ามีรอยฉีกขาดหรือไม่เพื่อความปลอดภัยตามมาตรฐานของสมาพันธ์บริหารวิชาการบินหรือ  FAA  (Federal  Aviation  Administration)  ซึ่ง  envelope  ที่ดีจะมีอายุการบินนานถึง  500  ชั่งโมงหรือมากกว่านั้น 

b

 

 

b

        ส่วนที่สามคือตะกร้าโดยสาร  หรืออาจเรียกว่า  “gondola”  ใช้สำหรับบรรทุกถังเชื้อเพลิง  ผู้โดยสาร  และอุปกรณ์ที่จำเป็น  เช่น  เข็มทิศ  เครื่องวัดระดับความสูง  (altimeter)  เครื่องมือวัดอุณหภูมิ  (pyrometer)  ของ  envelopy  และเครื่องวัดอัตราการไต่ระดับความสูง  gondola  ทำมาจากหวายถักอย่างแน่นหนาบนแกนเหล็กกล้าหรืออะลูมิเนียม  แต่มีน้ำหนักเบา  และมีความยืดหยุ่นตัวดี  เพื่อรับแรงกระแทกในขณะที่ลงจอดและทนทานต่อการแตกหัก  มีการเคลือบด้วยยูรีเทนทั้งภายในและภายนอก  เพื่อป้องกันความชื้นขนาดของบอลลูนกำหนดจากส่วนสูง  เส้นผ่าศูนย์กลาง  และปริมาตร  บอลลูนสำหรับเล่นกีฬาในประเทศอเมริกานั้น  โดยเฉลี่ยมีส่วนสูง  70  ฟุต  เส้นผ่าศูนย์กลาง  55  ฟุต  ซึ่งสามารถเก็บอากาศได้  77.000-105,000  ลูกบาศก์ฟุต  ส่วนบอลลูนขนาดใหญ่ที่ใช้สำหรับบรรทุกผู้โดยสารนั้น  สามารถบรรจุอากาศได้มากถึง  500,000  ลูกบาศก์ฟุต  โดยมีความสูง  85  ฟุตและเส้นผ่าศูนย์กลาง  65  ฟุต  บอลลูนบางลูกใช้สำหรับเดินทางรอบโลก  จึงมีความสูง  160  ฟุตและมีความจุอากาศได้มากถึง  2.6  ล้านลูกบาศก์ฟุตเลยทีเดียว
b

 

       นอกจากนั้น  บอลลูนยังถูกนำมาใช้ในการสำรวจภูมิอากาศหรือสภาพอากาศที่มนุษย์ยังไม่สามารถเข้าถึงได้  เช่น  บอลลูนที่ชื่อว่า  “heated  ballon”  ได้ถูกใช้เพื่อสำรวจดาวอังคารเมื่อปี  ค.ศ. 2000   เป็นบอลลูนขนาด  25  ตารางฟุต  ถูกเคลือบด้วยสารเคลือบทำจากโลหะสีดำเพื่อสร้างความร้อนขึ้นภายในลูกบอลลูน  สามารถทำให้เมทานอลเหลวระเหยกลายเป็นไออยู่ในลูกบอลลูน  และลอยอยู่ได้ในบรรยากาศของดาวอังคารที่ประกอบด้วยคาร์บอนไดออกไซด์  ซึ่งสามารถลอยอยู่เหนือดาวอังคารได้เพียง  1  วันเท่านั้น

b

Balloon
       เรือเหาะยุคใหม่มีการผสมผสานเทคโนโลยีระดับสูงเข้ากับสิ่งประดิษฐ์ยุคโปราณได้อย่างกลมกลืน  เรือเหาะ “เซปเปลิน  (Zeppellin)”  เป็นเรือเหาะลำหนึ่งที่มีวิวัฒนาการมายาวนานตั้งแต่กำเนิดเมื่อปี  ค.ศ.1900   และเงียบหายไปพร้อมกับหายนะของเรือเหาะ  “ไฮเดนเบอร์ก” เมื่อปี ค.ศ.1937  ปัจจุบันเรือเหาะเซปเปลินได้รับการออกแบบใหม่ที่ยังคงเป็นอากาศยานรูปทรงซิการ์หรือลูกรักบี้ซึ่งบรรจุกาศฮีเลียมที่มีน้ำหนักเบากว่าอากาศ  และมีการนำวัสดุชั้นแนวหน้ามาใช้เป็นส่วนประกอปของอากาศยาน  ตัวอย่างเช่น  โครงที่ทำจากคาร์บอนไฟเบอร์สายเคเบิลทำจากใยอะรามิด  นอกจากนั้นยังออกแบบใบพัดซ้าย ขวาที่ช่วยให้เรือเหาะสามารถเปลี่ยนทิศทางการบินไปข้างหน้าในแนวนอนมาเป็นการบินในแนวตั้งและลอยหมุนวนอย่างช้าๆ  ให้อยู่กับที่ได้  ทำให้สามารถลงจอดได้เหมือนเฮลิคอปเตอร์กล่าวคือไม่ต้องใช้พื้นที่มากหรือใช้ทางวิ่ง (runway) เวลาลงจอดเหมือนกับเครื่องบินข่าวการกลับมาโด่งดังของเรือเหาะเซปเปลิน  ทำให้เราต้องหันกลับมามองอากาศยานนวัตกรรมใหม่นี้  อีกไม่นานเรือเหาะอาจเป็นทางเลือกใหม่ที่ปฎิบัติการขนส่งและท่องเทียวสำหรับนักเดินทางกลุ่มอนุรักษ์ธรรมชาติที่ชื่นชอบการผจญภัยอันหน้าตื่นเต้นและยังได้สัมผัสกับทิวทัศน์อันสวยงามที่ไม่เหมือนพาหนะใด


ข้อมูลเพิ่มเติม
http://www.balloonzone.com
http://howstuffworks.com/hot-air-balloon.htm
http://howstuffworks.com/news-item202.htm
http://science.howstuffworks.com/helium.htm
http://travel.howstuffworks.com/blimp.htm
http://www.smokymtnballoons.com/faq.html
http://members.aol.com/tefiris/faqs.html


Rajamangala University of Technology Thanyaburi © 2006

 

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 1  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. การวัด 2. เวกเตอร์
3.  การเคลื่อนที่แบบหนึ่งมิติ 4.  การเคลื่อนที่บนระนาบ
5.  กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน 6. การประยุกต์กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
7.  งานและพลังงาน  8.  การดลและโมเมนตัม
9.  การหมุน   10.  สมดุลของวัตถุแข็งเกร็ง
11. การเคลื่อนที่แบบคาบ 12. ความยืดหยุ่น
13. กลศาสตร์ของไหล   14. ปริมาณความร้อน และ กลไกการถ่ายโอนความร้อน
15. กฎข้อที่หนึ่งและสองของเทอร์โมไดนามิก  16. คุณสมบัติเชิงโมเลกุลของสสาร
17.  คลื่น 18.การสั่น และคลื่นเสียง

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ 2  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต  

1. ไฟฟ้าสถิต 2.  สนามไฟฟ้า
3. ความกว้างของสายฟ้า  4.  ตัวเก็บประจุและการต่อตัวต้านทาน 
5. ศักย์ไฟฟ้า 6. กระแสไฟฟ้า 
7. สนามแม่เหล็ก  8.การเหนี่ยวนำ
9. ไฟฟ้ากระแสสลับ  10. ทรานซิสเตอร์ 
11. สนามแม่เหล็กไฟฟ้าและเสาอากาศ 

12. แสงและการมองเห็น

13. ทฤษฎีสัมพัทธภาพ 14. กลศาสตร์ควอนตัม
15. โครงสร้างของอะตอม 16. นิวเคลียร์ 

  การเรียนการสอนฟิสิกส์ทั่วไป  ผ่านทางอินเตอร์เน็ต

1. จลศาสตร์ ( kinematic)

   2. จลพลศาสตร์ (kinetics) 

3. งานและโมเมนตัม 4. ซิมเปิลฮาร์โมนิก คลื่น และเสียง
5.  ของไหลกับความร้อน 6.ไฟฟ้าสถิตกับกระแสไฟฟ้า 
7. แม่เหล็กไฟฟ้า  8.    คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ากับแสง
9.  ทฤษฎีสัมพัทธภาพ อะตอม และนิวเคลียร์ 

กลับหน้าสารบัญ

กลับหน้าแรกโฮมเพจฟิสิกส์ราชมงคล

ครั้งที่

เซ็นสมุดเยี่ยม

หนังสืออิเล็กทรอนิกส์