Jos paino mitataan muodossa M * g (massa x painovoima), kuinka massiivisen heliumilla täytetyn ilmapallon ”paino” on negatiivinen? Oletetaan, että sinulla on 63 000 m ^ 3 heliumpallo. Heliumin massa on noin 11 000 kg! 11 000 kg * 9,81 on huomattava määrä ”painoa”, mutta mitattu paino on negatiivinen johtuen tiheyserosta ympäröivä neste (ilma). Mikä tämä johtuu matemaattisesti? Onko termi ”g” negatiivinen? Eikö m * g: n painoyhtälö ole voimassa tässä tapauksessa?
Kommentit
- Se on kuin ilmakuplan vedessä. Kuplan nousu näkyy hyvin näkyvästi, mutta vesi laskee.
- Laske nyt sen ilman paino, jota heliumpallot syrjäyttävät.
vastaus
Useimpien kohteiden tiheydet ovat paljon suurempia kuin ilman. Näiden ilmassa olevien kohteiden nostovoima voidaan jättää huomiotta aiheuttamatta merkittäviä virheitä. Jos määrität ”paino” asteikon lukemaksi, se ei kuitenkaan ole teknisesti tarkalleen $ w = mg $ ellei kohde ole tyhjiö, vaan $ w = mg- \ rho g V $ , jossa $ V $ on objektin ja $ \ rho $ tilavuus on ympäröivän nesteen tiheys. Heliumpallon osalta tämä toinen termi (kelluvuusvoima) ei ole vain vähäpätöinen, se on suurempi kuin painovoima. Joten $ w $ on negatiivinen.
kommentit
- miksi ihmiset tiivistävät vilkasta voimaa vain rho * g * V: ksi? Jos heliumin massa on huomattava, vaikkakin pienempi kuin toinen kelluva termi, eikö ' t sinun pitäisi opettaa kelluva voimatermi heliumin x painovoiman massalla?
- Heliumin massa plus ilmapallon massa on $ m $. Kokonaispainovoima on $ mg $. Huolimatta kelluvuudesta, se olisi paino. Kelluvuus on itse asiassa seurausta korkeammasta ilmanpaineesta lähellä ilmapallon pohjaa kuin lähellä sen yläosaa, mutta se lasketaan helpoimmin käyttämällä Archimedes ' -periaatetta, jonka mukaan se ' s yhtä suuri kuin syrjäytetyn ilman paino. Tekeekö tästä selvempi?
- Se auttaa, kiitos Ben51, olet todella puhdistanut yrityksellemme paljon päänsärkyä haha
Vastaus
heliumpallolla on lisäksi painovoiman lisäksi voima, jota et ole ottanut huomioon: kelluva voima, joka johtuu sen upotuksesta tiheämpään väliaineeseen kuin se on.