Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen:
7 frågor / svar hittades
: Kraft-Rörelse - ballong [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.
1997-09-16
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.
1997-09-16
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 1997-03-20
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 1997-03-20
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 2001-03-05
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 2001-03-05
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 2001-03-06
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 2001-03-06
: Kraft-Rörelse - ballong [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 2002-03-22
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 2002-03-22
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 2002-03-22
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 2002-03-22
Hur räknar man ut lyftkraften hos en varmluftsballong?
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 2006-09-18
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 2006-09-18
Svar:
EnligtArkimedes 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) = 50010-6 (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 = 4pr3/3 = 4p53/3 = 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 2006-09-19
Enligt
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) = 50010-6 (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 = 4pr3/3 = 4p53/3 = 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 2006-09-19
Hur många heliumballonger krävs för att lyfta en tjej på 25 kg?
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 2007-09-12
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 2007-09-12
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.
EnligtArkimedes 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 = mg = 25g
Om vi sätter denna lika med nettolyftkraften får vi med V som totala ballongvolymen och d som densiteter:
25g = 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? Enligtgaslagen, 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
4pr3/3 = 4p0.23/3 = 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 2007-09-12
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
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 = mg = 25g
Om vi sätter denna lika med nettolyftkraften får vi med V som totala ballongvolymen och d som densiteter:
25g = 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
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
4pr3/3 = 4p0.23/3 = 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 2007-09-12
Ballonger
Lärarutbildning: Kraft-Rörelse - ballong [18134]
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, 2011-10-10
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, 2011-10-10
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 vidareHot_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].
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
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].
Gastryck i ballonger
Gymnasium: Kraft-Rörelse - ballong [19631]
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 2015-01-30
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 2015-01-30
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 2015-01-30
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 2015-01-30
** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.
Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons: Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar