Question

Un balon cu volumul de 1500m(cubi) este umplut cu Hidrogen.Invelisul balonului si al nacelei cantaresc 2500N.Poate acest balon sa urce in aer 5 pasageri care au fiecare greutatea de 634N?

Answer 1

Densitatea hidrogenulu ph=0,0899g/dm³=89g/m³=0,089kg/m³; Densitate aerului  pa=1,293g/dm³=1,293kg/m³
Calculam greutatea hidrogenului din balonul aflat in aer in conditii normale de presiune si temperatura.
Gh=mh×g=Vh×ph×g
Gh=1500×0,089×10=1335N
Greutatea volumului de aer dislocuit de balon
Ga=ma×g=Va×pa×g . Dar Va=Vh
Ga=Vh×pa×g
Ga=1500×1,293×10=19395N
Asupra balonului vor actiona greutatea hidrogenului Gh, greutatea nacelei si a invelisului, Gn=2500N si forta arhimedica egala cu Ga dar de semn contrar(o vom lua cu minus) Forta rezultanta Fb este atunci:
Fb=Gh+Gn-Ga.
Daca rezultatul va fi pozitiv, atunci Fb va fi indreptata in jos si balonul coboara. Daca va fi negativa atunci balonul urca avand semnul si sensul fortei arhimedice, adica in sus.
In acest caz vom vedea daca pot urca si cei 5 pasageri. Greutatea suma a acestora are semn pozitiv, fiind indreptata in jos.
Sa trecem la treaba.
Fb=Gh+Gn-Ga
Fb=1335+2500-19395=-15560N
Deci balonul se ridica. Sa vedem daca-i poate ridica si pe cei 5 pasageri.
Greutatea pasagerilor Gp
Gp=5×634=3170N
Forta rezultanta ce actioneaza asupra balonului va fi F
F=Fb+Gp
F=-15560+3170=-12390N
F=-12390N
Rezultatul este negativ. Deci forta rezultanta are acelasi semn si acelasi sens ca si forta arhimedica.
Deci balonul se ridica si cu cei 5 pasageri la bord!