Se o peso for medido como M * g (massa x gravidade), então como o “peso” de um enorme balão cheio de hélio é negativo? Digamos que você tenha um balão de hélio de 63.000 m ^ 3. A massa do hélio é de cerca de 11.000 kg! 11.000 kg * 9,81 é uma quantidade substancial de “peso”, mas o peso medido é negativo devido ao diferencial de densidade com o corpo de fluido circundante (ar). O que explica isso matematicamente? O termo “g” é negativo? A equação de peso m * g não é válida neste caso?
Comentários
- É como uma bolha de ar na água. A bolha sobe muito visivelmente, mas a água desce.
- Agora calcule o peso do ar que os balões de hélio estão deslocando.
Resposta
A maioria dos objetos tem densidades muito maiores do que a do ar. Para calcular o movimento de esses objetos no ar, a força de empuxo pode ser negligenciada sem a introdução de erros substanciais. Se você definir “peso” como o que uma balança lê, tecnicamente não é exatamente $ w = mg $ a menos que o objeto esteja em um vácuo, mas em vez de $ w = mg- \ rho g V $ , onde $ V $ é o volume do objeto e $ \ rho $ é a densidade do fluido circundante. Para um balão de hélio, este segundo termo (a força de empuxo) não só não é desprezível, como é maior do que a força da gravidade. Portanto, $ w $ é negativo.
Comentários
- por que as pessoas condensam a força de empuxo em apenas rho * g * V? Se a massa do hélio for substancial, embora menor que o segundo termo de flutuação, você ' não teria que aprender o termo de força de flutuação pela massa do hélio x gravidade?
- A massa do hélio mais a massa do balão é $ m $. A força gravitacional total é $ mg $. Negligenciando a flutuabilidade, esse seria o peso. A força de empuxo é na verdade o resultado de uma pressão de ar mais alta perto da parte inferior do balão do que perto do topo, mas é mais facilmente calculada usando o princípio ' de Arquimedes, que diz que ' s igual ao peso do ar deslocado. Isso torna mais claro?
- Ajuda, obrigado Ben51, você realmente esclareceu muitas dores de cabeça de nossa empresa haha
Resposta
o balão de hélio está experimentando uma força além da gravidade que você não levou em consideração: a força de empuxo causada por estar imerso em um meio mais denso do que é.