Jeśli wagę mierzy się jako M * g (masa x grawitacja), to w jaki sposób „waga” balonu wypełnionego helem jest ujemna? Powiedzmy, że masz balon wypełniony helem o pojemności 63 000 m ^ 3. Masa helu wynosi około 11 000 kg! 11 000 kg * 9,81 to znaczna część „ciężaru”, ale zmierzona waga jest ujemna ze względu na różnicę gęstości z otaczający płyn (powietrze). Co wyjaśnia to matematycznie? Czy człon „g” jest ujemny? Czy równanie masy m * g nie jest poprawne w tym przypadku?
Komentarze
- To jest jak bąbelek powietrza w wodzie. Bąbelek unosi się bardzo wyraźnie, ale woda opada.
- Teraz oblicz wagę powietrza, które przemieszczają balony z helem.
Odpowiedź
Większość obiektów ma gęstość znacznie większą niż gęstość powietrza. Do obliczenia ruchu tych obiektów w powietrzu można zaniedbać siłę wyporu bez wprowadzania istotnych błędów. Jeśli jednak zdefiniujesz „wagę” jako to, co odczytuje waga, z technicznego punktu widzenia nie jest to dokładnie $ w = mg $ , chyba że obiekt jest w próżnia, ale raczej $ w = mg- \ rho g V $ , gdzie $ V $ to objętość obiektu, a $ \ rho $ to gęstość otaczającego płynu. W przypadku balonu wypełnionego helem ten drugi człon (siła wyporu) jest nie tylko nie bez znaczenia, ale jest większy niż siła grawitacji. Zatem $ w $ jest ujemny.
Komentarze
- dlaczego ludzie kondensują siłę wyporu do po prostu rho * g * V? Jeśli masa helu jest znaczna, aczkolwiek mniejsza od drugiego członu pływającego, czy nie ' t nie musisz wyliczać składnika siły wyporu na podstawie masy helu x grawitacji?
- Masa helu plus masa balonu to $ m $. Całkowita siła grawitacji wynosi $ mg $. Zaniedbując pływalność, to byłaby waga. Siła wyporu jest w rzeczywistości wynikiem wyższego ciśnienia powietrza w pobliżu dna balonu niż w górnej części, ale najłatwiej ją obliczyć, stosując zasadę Archimedesa ', która mówi, że ' s równe wadze wypartego powietrza. Czy to sprawia, że jest to jaśniejsze?
- To naprawdę pomaga, dziękuję, Ben51, naprawdę rozwiązałeś wiele problemów z głowy naszej firmy haha
Odpowiedź
balon wypełniony helem doświadcza dodatkowej siły oprócz grawitacji, której nie wziąłeś pod uwagę: siły wyporu spowodowanej zanurzeniem go w ośrodku o większej gęstości niż jest.