Question

Сейчас люди на праздники стали часто запускать китайские фонарики,представляющие собой лёгкие бумажные мешки с отверстием внизу,в котором на проволочном каркасе крепится кусок пористого материала,пропитанного горючим.
Опишите, основываясь на известных физических законах и закономерностях, что будет происходить с фонариком после поджигания горючего. Укажите опасности, связанные с запуском фонарика.

Answer 1

После поджигания горючего теплый воздух от пламени поднимается вверх и заполняет бумажный мешок. Плотность теплого воздуха меньше плотности холодного: ρ=P*M/(R*T). Чем больше Т, тем меньше ρ.
На фонарик действует сила Архимеда:
 Fа=ρ(окружающего воздуха)*V*g
Вес фонарика уменьшается, за счёт уменьшения веса воздуха в мешке:
 Fт=m*g + ρ(нагретого воздуха)*V*g
Далее вес фонарика становиться меньше силы Архимеда и появляется сила F=m*a, поднимающая фонарик вверх (до этого разница силы веса и силы Архимеда компенсировалась реакцией опоры).
В процессе подъема плотность окружающего воздуха снижается, а температура воздуха в мешке стабилизируется. Наступает баланс сил Fт=Fа и фонарик занимает "крейсерскую" высоту.
После выгорания горючего Fт снова увеличивается и фонарик падает.
Основная опасность связана с возможным возгоранием бумажного мешка и падением ещё не догоревшего фонарика на легковоспламеняющиеся материалы - сухую траву, а то и крышу дома.