Ποια φουσκωμένη δύναμη ασκείται σε ένα μπαλόνι παιχνιδιών με όγκο 6000ml από τον αέρα που περιβάλλει το μπαλόνι;
Κατανόηση της πλευστότητας
* Αρχή του Αρχιμήδη: Ένα αντικείμενο βυθισμένο σε ένα υγρό βιώνει μια ανοδική δύναμη προς τα πάνω ίση με το βάρος του υγρού που εκτοπίζεται από το αντικείμενο.
* Πυκνότητα: Η πυκνότητα είναι μάζα ανά όγκο μονάδας (ρ =m/v).
Υπολογισμοί
1. Όγκος: Ο όγκος του μπαλονιού είναι 6000 ml, ο οποίος είναι ίσος με 6 λίτρα (1 L =1000 ml).
2. Πυκνότητα αέρα: Η πυκνότητα του αέρα σε θερμοκρασία δωματίου και τυπική πίεση είναι περίπου 1,2 kg/m³. Πρέπει να μετατρέψουμε την ένταση σε κυβικά μέτρα (1 m³ =1000 L):
* 6 λίτρα * (1 m³ / 1000 L) =0,006 m³
3. Μάζα εκτοπισμένου αέρα:
* Μάζα =πυκνότητα * όγκος
* Μάζα =1,2 kg/m³ * 0,006 m³ =0,0072 kg
4. Βάρος του εκτοπισμένου αέρα:
* Βάρος =μάζα * επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (G =9,8 m/s²)
* Βάρος =0.0072 kg * 9.8 m/s² =0.07056 n
Επομένως, η δύναμη που ασκείται στο μπαλόνι παιχνιδιών από τον αέρα είναι περίπου 0,07056 Newton.
Σημαντικές σημειώσεις:
* Αυτός ο υπολογισμός υποθέτει ότι το μπαλόνι είναι γεμάτο με αέριο που είναι πολύ ελαφρύτερο από τον αέρα (όπως το ήλιο ή τον ζεστό αέρα). Εάν το μπαλόνι είναι γεμάτο με ένα αέριο που είναι βαρύτερο από τον αέρα, η δύναμη θα είναι μικρότερη από το βάρος του μπαλονιού και θα βυθιστεί.
* Η πραγματική δυναμική δύναμη μπορεί να ποικίλει ελαφρώς ανάλογα με τη θερμοκρασία και την πίεση του αέρα.
