Si el peso se mide como M * g (masa x gravedad), ¿cómo es negativo el «peso» de un globo lleno de helio masivo? Supongamos que tiene un globo de helio de 63.000 m ^ 3. ¡La masa del helio es de alrededor de 11.000 kg! 11.000 kg * 9,81 es una cantidad sustancial de «peso», pero el peso medido es negativo debido al diferencial de densidad con el cuerpo de fluido circundante (aire). ¿Qué explica esto matemáticamente? ¿El término «g» es negativo? ¿La ecuación de peso m * g no es válida en este caso?
Comentarios
- Es como una burbuja de aire en el agua. La burbuja sube muy visiblemente, pero el agua baja.
- Ahora calcula el peso del aire que están desplazando los globos de helio.
Respuesta
La mayoría de los objetos tienen densidades mucho mayores que las del aire. Para calcular el movimiento de estos objetos en el aire, la fuerza de flotabilidad puede despreciarse sin introducir errores sustanciales. Sin embargo, si define «peso» como lo que lee una báscula, técnicamente no es exactamente $ w = mg $ a menos que el objeto esté en un vacío, sino $ w = mg- \ rho g V $ , donde $ V $ es el el volumen del objeto y $ \ rho $ es la densidad del fluido circundante. Para un globo de helio, este segundo término (la fuerza de flotabilidad) no solo no es despreciable, es más grande que la fuerza de gravedad. Entonces, $ w $ es negativo.
Comentarios
- ¿Por qué la gente condensa la fuerza de flotación a solo rho * g * V? Si la masa del helio es sustancial, aunque menor que el segundo término de flotación, ¿no ' t tendrías que aprender el término de fuerza de flotación por la masa del helio x gravedad?
- La masa del helio más la masa del globo es $ m $. La fuerza gravitacional total es $ mg $. Descuidando la flotabilidad, ese sería el peso. La fuerza de flotabilidad es en realidad el resultado de una mayor presión de aire cerca de la parte inferior del globo que cerca de la parte superior, pero se calcula más fácilmente utilizando el principio ' de Arquímedes, que dice que ' s igual al peso del aire desplazado. ¿Esto lo aclara más?
- Ayuda, gracias Ben51, de hecho ha aclarado un montón de dolor de cabeza para nuestra empresa jaja
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el globo de helio está experimentando una fuerza además de la gravedad que no has tenido en cuenta: la fuerza de flotación provocada por su inmersión en un medio más denso de lo que es.