Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

16 frågor/svar hittade

Kraft-Rörelse [20587]

Fråga:
Om man har en vanlig uppblåst ballong och tar den med till toppen av Mount Everest, hur påverkas ballongen? Om man tar samma ballong till havets djupast plats, vad händer med ballongen?
/Maria E, Dalaskolan

Svar:
Lufttrycket på Mount Everest är 37 kPa och vid jordytan 101 kPa, se fråga 8721 . För att trycket i ballongen skall vara lika med trycket utanför, måste ballongen expandera (bli större) med en faktor 101/37 = 2.7.

Vad som händer i vatten beskrivs i fråga 12147 .
/Peter E

Nyckelord: ballong [16];

*

Kraft-Rörelse [19853]

Fråga:
Hej Vad sker det för energiomvandlingar när man blåser upp en ballong utan att knyta igen den, och sedan släpper iväg den så den töms och till sist ligger den på golvet.

Jag tror att det först sker lägesenergi när jag lyfter upp ballongen mot munnen, Sen funderar jag om det blir värmeenergi av att jag andas in luft i ballongen. Sedan Rörelseenergi när den frigörs i det fria. Och sen till sist vet jag inte vad den har för energi när den ligger tom på golvet?
/Jenny L, Komvux

Svar:
När du blåser upp ballongen utför du ett arbete. Detta blir till potentiell energi genom ballongens elasticitet. Det är den potentiella energin som frigörs när du låter ballongen flyga iväg. När ballongen ligger på golvet är energin densamma som från början. Den energi du tillfört genom att blåsa upp ballongen blir till en mycket liten uppvärmning av omgivningen.
/Peter E

Nyckelord: ballong [16];

*

Kraft-Rörelse [19631]

Fråga:
Gastryck i ballonger
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej, jag har alltid förstått det som att det är ett övertryck i en ballong som blåses upp, annars skulle ju inte ballongen flyga iväg när man släpper den?

I en av de läroböcker (Impuls Fysik 1) som jag har finns det dock ett exempel (s.197) där man ska räkna ut den nya volymen på en heliumballong efter att den doppats i flytande kväve. I lösningen till problemet står det att "trycket i ballongen är lika stort som lufttrycket både före och efter nedkylningen, den är ju i tryckjämvikt med luften".

Jag blir inte klok på det här, det låter ju också rimligt att när man blåser upp en ballong så ökar trycket i ballongen för att antalet atomer i ballongen ökar. Därför expanderar balllongen till dess volymen är så stor att trycket inuti är lika stort som lufttrycket utanför, men det motsäger ju det jag inledningsvis sade.

Hur ska man tänka, vad är rätt? Är det materialet i ballongen som spelar roll här?
/Marilla A, Östra Gymnasiet, Trångsund

Svar:
Problemet är att det finns två typer av ballonger. Ja, det är materialet som gör skillnaden.

Gummiballong som är elastisk och expanderar när man blåser upp den. För jämvikt måste denna ha högre gastryck än omgivningen för att kompensera för elasticiteten. Denna vill ju minska ballongens volym.

Plastballong som hela tiden har en fix volym. Denna ballong är inte elastisk, så trycket inne och utanför kan vara detsamma. Vid för lågt tryck i ballongen blir den skrynklig i stället för att dra ihop sig.

Se även fråga 554 .
/Peter E

Nyckelord: ballong [16];

*

Kraft-Rörelse [19186]

Fråga:
Hej !

Varför har ingen uppfunnit en gas så att en person kan sväva i väg med liten ballong?

Går det eller går det inte , varför går det och varför går det inte? (Utveckla de fysikaliska skälen)

Tacksam för svar ! :)
/Sanna J

Svar:
Sanna! Det vore kul om det fungerade, men tyvärr inte .

Låt oss först betrakta en heliumballong. I fråga 15377 visas att nettolyftkraften är proportionell mot

(luftens densitet - heliumets densitet) = (1.2 - 0.17) = 1.0

Om vi byter ut heliumet mot vakuum med densiteten 0 blir den maximala lyftkraften 1.2. Vi vinner alltså bara 20% i lyftkraft genom att göra ballongen lufttom. Det är dessutom praktiskt omöjligt att åstadkomma eftersom en vakuumkammare kräver mycket starkt (och därmed tungt) material för att stå emot det yttre trycket. I fallet med en heliumfylld ballong kompenseras det yttre trycket av ett lika stort inre tryck som orsakas av heliumet.

Det finns en gas som väger ungefär hälften så mycket som helium - vätgas. Problemen är att man bara vinner c:a 10% i nettolyftkraft och att vätgas är explosivt.

Eftersom nettolyftkraften ökar med det omgivande mediets (normalt luft) densitet kan man öka lyftkraften genom andra omgivande medier. I vatten och på planeten Venus skulle du kunna sväva omkring med hjälp av en ganska liten ballong. Problemet är att du behöver luft för att andas och att temperaturen på Venus är nära 500oC.

Se även Lifting_gas och länk 1.
/Peter E

Nyckelord: Arkimedes princip [25]; ballong [16];

1 http://science.howstuffworks.com/helium.htm

*

Värme [18971]

Fråga:
Hej! Vi har byggt en varmluftsballong och använda etanol som bränsle. Jag vill räkna ut hur mycket energi som hade krävts utav bränslet för att ballongen skulle lyfta. För jag gissar att det är en exoterm reaktion. Jag skulle också behöva hjälp med att ta reda på vilken bindningsenergi som hade behövts för att bryta bindningen i etanolen. Tack på förhand!
/Emma J

Svar:
Hej igen Emma! Det är inte lätt att räkna ut ett rimligt värde eftersom värmeförluster är okända och säkert inte försumbara - du måste ju elda då och då för att hålla ballongen i luften. Formellt kan du räkna ut det från energin du vinner vid förbränning (se figuren i fråga 17516 ) och värmekapaciteten hos luften du värmer. Men det ger inget meningsfullt värde.

När etanol brinner (reagerar med luftens syre) så bryts bindningar och andra skapas. Eftersom värmeutvecklingen är positiv så vinner man alltså mer energi från de nya bindningarna än det kostar att bryta de urspungliga.
/Peter E

Nyckelord: ballong [16];

*

Kraft-Rörelse [18443]

Fråga:
Hej!

Vi diskuterade i åk 6 vad som skulle hända med en ballong om den steg upp i atmosfären och slutligen når rymden. Jag hade två hypoteser och lovade dem att ta reda på om någon av dessa är korrekta.

Min första tanke var att ballongen skulle öka i omfång då trycket på högre höjder minskar och att den troligtvis skulle växa så den sprängs när den närmar sig rymden. Min andra teori var att ballongen trots allt inte skulle öka så mycket i omfång på grund av den minskade temperaturen eftersom gasen i ballongen på så sätt skulle ta mindre plats. Vi skulle vara tacksamma om vi kunde få reda på vad som har störst inverkan på ballongen av tryck och temperatur samt om det ena har en större verkan först och det andra senare under färden. Gärna en förklaring hur ballongen skulle te sig från det vi släpper den tills den kommit utanför vår atmosfär. Tack från oss.
/Linda B, Mörmoskolan, Hammarö

Svar:
Hej Linda och åk 6! Olika ballonger har lite olika konstruktion. En forskningsballong (bilden nedan till vänster) fylls bara delvis och den växer när den kommer högt upp. Väderballonger (bilden till höger, Weather_balloon ) är mer som en leksaksballong. Även väderballongen växer emellertid när den stiger.

Ballonger fylls med vätgas eller helium (oftast vätgas eftersom helium är dyrt). Ballonger kan nå höjder på c:a 40 km (trafikflygplan flyger på drygt 10 km).

I fråga 15377 beskrivs varför ballonger stiger: vid givet tryck och given temperatur är densiteten hos vätgas/helium mindre (molekylvikt 2 resp 4) än densiteten för luft (molekylvikt 28.8).

Allteftersom ballongen stiger, så sjunker ju lufttrycket, varvid ballongen expanderar. Sedan kan en av två saker hända. Antingen går ballongen sönder vid en viss höjd och störtar till marken - ofta med en fallskärm. Eller så är ballongen konstruerad så att den når en viss maximal storlek. Den stannar då på sin maxhöjd tills gasen långsamt läcker ut.

Ofta förser man ballongen med en anordning som får ballongen att komma tillbaka så man kan återanvända t.ex. mät- och kommunikationsutrustning.

Det är korrekt att temperaturen sjunker till c:a -50oC upp till 10 km:s höjd (se Atmosphere_of_Earth#Physical_properties ), men det har liten betydelse eftersom temperaturen i ballongen är i stort sett densamma.



/Peter E

Nyckelord: ballong [16];

1 http://stratocat.com.ar/indexe.html

*

Kraft-Rörelse [18134]

Fråga:
Ballonger
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Jag har en fråga angående varmluftsballonger. Hur är det med trycket i ballongen? När luften blir varm rör sig partiklarna mer och avståndet ökar. Densiteten i ballongen sjunker och luften blir lättare. Sjunger också lufttrycket i ballogen då? (undertyck) Så att det är ett större tryck utanför ballongen? Jag blir så förvirrad för att en vanlig uppblåst ballong har ju ett övertyck. Det blir ju också ett övertyck i en kastrull med kokande vatten - därför tycks locket upp. Men om densiteten i ballongen sjunker kan då trycket öka?

Jag vore oändligt tacksam om jag kunde få hjälp med mina funderingar så snart som möjligt.

Tack på förhand!
/Anette N

Svar:
En varmluftsballong är ju öppen dertill så att flamman kan värma luften inne i ballongen, se nedanstående bild från Wikimedia Commons. Detta betyder att lufttrycket är samma inne i ballongen som utanför. I fråga 7692 visas från den allmänna gaslagen att densiteten hos luften ges av

r = konst/T

Vi ser alltså att densiteten blir mindre med ökande absolut temperatur T. Eftersom lufttemperaturen är högre inne i ballongen än utanför blir densiteten mindre och vi får en lyftkraft.

Lyftkraften hos en varmluftsballong beräknas i fråga 14826 .

Se vidare Hot_air_balloon .

Det är korrekt att trycket i en heliumfylld gummiballong är högre än det omgivande lufttrycket. Differensen tas upp av elastisiteten i gummimaterialet. I fråga 15377 beräknas lyftkraften hos en heliumballong.

Man skall alltså skilja på en varmluftsballong, där den lägre densiteten orakas av högre temperatur, och en heliumballong, där den lägre densiteten orsakas av heliumgasens lägre molekylvikt.

Se även fråga 18443 .



/Peter E

Nyckelord: ballong [16];

*

Kraft-Rörelse [16917]

Fråga:
Jag undrar, om ett papper och en boll befinner sig i en bil och bilen bromsar kraftigt, varför ramlar bollen lättare än pappret? Tacksam för svar snarast.
/Evelina B, Grennaskolan, Gränna

Svar:
Hej Evelina! Av samma anledning som att bollen faller till marken fortare än pappret: luftmoståndet är större för pappret. Bilen bromsas upp, men lösa föremål i bilen vill fortsätta framåt med den hastighet bilen hade innan den bromsade. Om man i stället för föremål som är tyngre än luft tar t.ex. en heliumballong, ser man i nedanstående video att den uppför sig tvärtom. Förklaringen finns i länk 1.

Observera att alla föremål faller till marken lika fort om vi inte har någon luft, t.ex. som på månen. Se fråga 13663 nedan.

Så vad har vi lärt oss av detta?

1 Ett föremål i rörelse fortsätter med oförändrad hastighet om den inte påverkas av en kraft (Newtons första lag, se Newtons_rörelselagar ).

2 Lätta föremål (papper) påverkas av luftmotstånd (friktion) mer än tunga föremål (boll).

3 Om föremålet är lättare än luft uppför det sig tvärtemot vad man är van vid (bilfärden med heliumballonger). Anm: Detta är egentligen inte konstigare än att heliumballongen stiger när vi släpper den - den faller inte till marken.

4 Utan luftmotstånd faller alla föremål lika snabbt.

Fundera: Vad skulle hända om astonauterna släppt en heliumballong på månen?
/Peter E

Se även fråga 13663

Nyckelord: ballong [16];

1 http://www2.fysik.org/experiment_och_annat/filmade_experiment/semesterfysik_2009_heliumballong/

*

Kraft-Rörelse [15377]

Fråga:
Hur många heliumballonger krävs för att lyfta en tjej på 25 kg?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Jag jobbar som lärare i en 2:a klass och idag läste vi en bok där en tjej flög iväg med ballonger. Klassen började diskutera om man faktiskt kunde göra detta på riktigt. Så min fråga är, är det möjligt att om man har tillräckligt med heliumballongern sväva iväg? Och i så fall det är en flicka som väger 25 kilo hur många helium ballonger krävs det för att hon ska lyfta och flyga iväg? Jag är väldigt tacksam för svar eftersom barnen nu är väldigt nyfikna på om man faktiskt kan göra så.
/Mia S, Stenkulaskolan, Malmö

Svar:
Hej Mia! Jodå, med tillräckligt många ballonger kommer flickan att sväva iväg. Nedan finns en överslagsräkning hur mycket ballonger det krävs. Räkningarna är inte helt triviala, men 2:a klassarna får lita på att räkningarna är korrekta.

Enligt Arkimedes princip är lyftkraften lika med den undanträngda luftens vikt:

lyftkraft = volym*(luftens densitet)*g

Heliumet i ballongen ger en nedåtriktad kraft, så nettolyftkraften blir

nettolyftkraft = volym*(luftens densitet - heliumets densitet)*g

Vi har här bortsett från vikten hos ballongmaterialet (gummit). Tyngdkraften på en 25 kg flicka är

F = m*g = 25*g

Om vi sätter denna lika med nettolyftkraften får vi med V som totala ballongvolymen och d som densiteter:

25*g = V*(dluft - dhelium)*g

dvs

V = 25/(dluft - dhelium) m3

Luftens densitet vid 20oC är c:a 1.2 kg/m3. Vad är då heliums densitet vid samma temperatur? Enligt gaslagen, allmänna innehåller en viss volym av en gas lika många mol oberoende av vilken gas det är. Densiteten skalar sig alltså som molekylvikten. Heliums molekylvikt är 4 och luftens 28.8. Heliums densitet blir alltså

dhelium = (4/28.8)*1.2 = 0.17 kg/m3

Volymen som krävs blir alltså

V = 25/(1.2 - 0.17) m3 = 24 m3

Om en klotformig ballong har diametern 40 cm så blir radien r 0.2 m och volymen

4*p*r3/3 = 4*p*0.23/3 = 0.034 m3

Det krävs alltså 24/0.034 = c:a 700 ballonger!

Vi har här bortsett från två saker: vikten hos ballongmaterialet och det faktum att man om ballongen är gjord av ett elastiskt material får lite högre tryck och därmed högre densitet innuti ballongen. Detta därför att gummits elasticitet orsakar en kraft som trycker ihop den inneslutna gasen. Man kan komma ifrån denna effekt om man använder sig av icke elastiska plastballonger.

Ursäkta att detta blev lite tekniskt, men om man vill ha ett kvantitativt svar så går det nog inte att göra enklare. Det som behövs är alltså två enkla fysikaliska lagar, Arkimedes princip och Den allmänna gaslagen, som båda sedan länge är väl etablerade både experimentellt och teoretiskt.

Se även länk 1.
/Peter E

Nyckelord: Arkimedes princip [25]; gaslagen, allmänna [21]; ballong [16];

1 http://science.howstuffworks.com/science-vs-myth/everyday-myths/question185.htm

*

Kraft-Rörelse [14826]

Fråga:
Hur räknar man ut lyftkraften hos en varmluftsballong?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej jag har lite problem med följande tal och skulle behöva lite hjälp. En varmlufts ballong med volymen 500cm^3 svävar fritt utan att röra sig. Luften utanför ballongen har densiteten 1,20kg/m^3. Varmluften inne i ballongen har densiteten 0,75kg/m^3. Beräkna den samlade massan hos ballong höljet, korgen och lasten. Jag kan utgå ifrån att kraften nedåt= kraften uppåt och om jag kan beräkna kraften uppåt så har jag lösningen. Vill ha hjälp med hur jag ska gå till väga för att lösa problemet.
/John M, Rudbeck, Örebro

Svar:
Enligt Arkimedes princip är lyftkraften lika med den undanträngda luftens vikt:

lyftkraft = volym*(luftens densitet)*g

Varmluften i ballongen ger en nedåtriktad kraft, så nettolyftkraften blir

nettolyftkraft = volym*(luftens densitet - varmluftens densitet)*g

Eftersom det råder jämvikt blir totala massan

M = volym*(luftens densitet - varmluftens densitet) = 500*10-6 * (1.20 - 0.75) = 0.000225 kg = 0.225 g

Det var ju inte mycket till ballong! Låt oss se vad lyftkraften blir för en rund ballong med radien 5m. Volymen blir

V = 4*pr3/3 = 4*p53/3 = 524 m3

Denna ballong kan alltså lyfta massan

M = 524*(1.20-0.75) = 236 kg, dvs två personer, korgen och ballongen själv.

Se fråga 7692 om hur man räknar ut luftens densitet vid olika temperaturer.
/Peter E

Nyckelord: Arkimedes princip [25]; ballong [16];

1 http://www.real-world-physics-problems.com/hot-air-balloon-physics.html

*

Kraft-Rörelse [14454]

Fråga:
Väger jag olika mycket om jag fyller mina lungor med luft resp andas ut och därmed tömmer lungorna på luft? Om jag nu väger lika mycket. Hur blir det så?
/Per L, IT-Skolan, Halmstad

Svar:
Så länge trycket i lungorna är samma som trycket utanför (och det är det för det finns ingen klaff), så väger du lika mycket. Se det som att det har ingen betydelse vilken form lungan har (platt eller uttänjd), den väger lika mycket.

Ett liknande problem med ett annat svar är: vilket väger mest en tom ballong eller en uppblåst ballong? Svaret är kanske inte förvånande den uppblåsta. Men anledningen är inte bara att luften väger en del. Om du som i ovanstående fråga har samma tryck innanför som utanför (öppen förbindelse) väger ballongerna lika. Men den uppblåsta ballongen pressar ihop luften så trycket och därmed densiteten blir högre. Varje cm3 inne i ballongen väger alltså mer än luften utanför. Därför är den uppblåsta ballongen tyngre! Se även länk 1.

Frågan är i själva verket en tillämpning av Arkimedes princip eftersom nettokraften nedåt (vad vi kallar vikt) är tyngdkraften på hela ballongen med luft minus Arkimedes' lyftkraft.
/Peter E

Nyckelord: Arkimedes princip [25]; lufttryck [18]; ballong [16];

1 http://www.discoverychannel.co.uk/mythbusters/experiments/air/index.shtml

*

Värme [12456]

Fråga:
Om man blåser upp två ballonger och sätter en i kallt vatten och en i varmt vatten. Jag har provat med elever men det är så liten skillnad. Beror det på att luft är en dålig värmeledare?
/Siv K, vux.stud.

Svar:
Siv! Du får absolut inte sänka ner eleverna i varmt eller kallt vatten !

Det skall nog inte vara så stor volymsskillnad som du kanske väntar dig. Volymen vid konstant tryck är proportionell mot absoluta temperaturen. Om vattentemperaturen är 10 och 50 grader C så blir volymsförhållandet (273+10)/(273+50) = 0.88, alltså bara drygt 10%.
/Peter E

Nyckelord: ballong [16];

*

Kraft-Rörelse [12147]

Fråga:
Hej! Jag undrar vad som skulle hända om man trycker ner en luftfylld ballong under vatten, tillräckligt långt ner. Eftersom trycket ökar, antar jag att ballongen krymper eftersom luftens densitet ökar? Krymper den då tills den spricker? spelar det någon roll om den är över eller under vattenytan från början?

Vad skulle hända om jag blåser upp en ballong så mycket jag kan under vatten och sedan tar upp den över ytan, spricker den då?

Tack för intressant sida!
/Andreas C, Karlstad

Svar:
Ballongen krymper, men eftersom lufttrycket inne i ballongen är detsamma som vattentrycket på utsidan, så finns ingen anledning att den skall spricka. Det spelar ingen större roll om man börjar över eller under vattnet.

Det gör den antagligen därför att den blir så uttänjd att den går sönder.

Tack för den positiva recensionen!
/Peter E

Nyckelord: ballong [16];

*

Kraft-Rörelse [9950]

Fråga:
Om man har en zeppelinare och fyller dess ballong med väte eller helium så lyfter zeppelinaren eftersom vätets/heliumets densitet är lägre än den omkringliggande luftens densitet (om jag förstått det hela rätt).

Kom då att tänka på en sak som leder till en kanske ganska dum fråga: Vaccum är lättare än väte, ja det har ju faktiskt ingen densitet eller massa alls eftersom vaccum ju är avsaknaden av materia, så om man kunde "fylla" en zeppelinare med vaccum, skulle den då lyfta? Några vänner till mig hävdar att den inte skulle det eftersom vaccum inte har någon bärkraft. Själv hävdar jag att det skulle den visst, det är skillnaden i densitet mellan insidan och utsida på zeppelinaren som är viktig. Vem har rätt?

Spelar gasernas massa in?
/Jonas H, Greenock, Skottland

Svar:
I princip skulle den lyfta med vakuum. Det är Arkimedes princip som ska tillämpas här. Vad som gör det omöjligt i praktiken, är att det inte går att göra en tillräckligt lätt konstruktion som klarar lufttrycket.
/KS

Nyckelord: ballong [16];

*

Värme [7692]

Fråga:
Hej Vi håller på med att bygga varmluftsballonger och jag undrar om ni kan hjälpa mig med en fråga. Jag undrar nämligen vad luftens densitet är när den blir uppvärmd. Jag vet att kall lufts densitet är 1,293 kg/m3. Tack så mycket!
/Filippa H, Vasa real, Sthlm

Svar:
Vid konstant tryck är densiteten omvänt proportionell mot absoluta temperaturen. Detta följer av allmänna gaslagen:

pV = nRT

p = trycket, V = volymen, n = antal moler, R = allmänna gaskonstanten,
T = absoluta temperaturen

Densiteten (r) är proportionell mot n/V. Ommöblering av gaslagen ger

n/V = p/RT

dvs

r = konst/T

Från densiteten 1.293 kg/m3 vid 0oC kan vi räkna ut konstanten konst:

konst = 1.293*(0+273) = 353

Luftens densitet vid t.ex. en temperatur av 150oC blir då

353/(150+273) = 0.83 kg/m3
/KS/lpe

Nyckelord: gaslagen, allmänna [21]; ballong [16];

*

Kraft-Rörelse [554]

Fråga:
Då man placerar en tom ballong och en luftfylld ballong på en balansvåg visar det sig att det väger ned på den fyllda ballongens sida. Varför?

Jag trodde att luftens lyftkraft på den fyllda ballongen skulle ge ett motsatt resultat.
/   

Svar:
Luften har en större lyftkraft på den fyllda ballongen men luften inne i ballongen väger också. Dessa två effekter tar ut varandra om lufttrycket inne i ballongen är samma som lufttrycket utanför.

För en uppblåst (gummi)ballong gäller att lufttrycket är högre inne i ballongen (för att hålla emot ballongens elasticitet) och då är densiteten högre och därmed tyngden av luften inne i ballongen större än lyftkraften, så den fyllda ballonen är tyngre.

En plastballong som inte expanderar väger däremot lika mycket fylld som ofylld om lufttrycket inne i ballongen är detsamma som utanför.
/ GO/lpe

Nyckelord: ballong [16];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7179 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-09-20 12:13:24.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.