¿Qué es la flotabilidad y cómo se relaciona con los globos?

January 14

La flotabilidad es la tendencia de los objetos a flotar en los fluidos. Esto ocurre si el objeto es menos denso que el entorno de fluido. El fluido pesa más por volumen, y trata de caer por debajo del objeto más liviano, forzándolo hacia arriba, o flotación ella. El objeto continuará subiendo hasta que el líquido circundante es menos denso que el objeto. En el caso de un líquido, el objeto sigue subiendo hasta bastante de él está por encima de la superficie que se desplaza sólo su propio peso en líquido.

Una lección de Arquímedes

Arquímedes, el antiguo científico griego, tuvo que resolver un problema para el rey Hierón de Siracusa, para determinar la pureza de una corona de oro. No sabía acerca de la densidad, pero razonó que el desplazamiento volumen de oro del mismo peso que la corona también debe ser el mismo. No fue, y llegó a la conclusión de que la corona no era pura, sin tener que destruirlo para averiguar.

Arquímedes y la flotabilidad

Al menos, esa es la historia relatada por el romano Vitruvio más de un siglo después. Sería difícil de medir las diferencias por desplazamiento de agua, sin embargo, y Arquímedes sabía de flotabilidad. Por lo tanto, es más probable que resuelve el problema en lugar de utilizar este conocimiento.

El sabía que la fuerza de empuje hacia arriba sobre un objeto en el agua es igual al peso del agua desplazada. Esto se conoce como el principio de Arquímedes. En el asunto de la corona, que podría haber sido utilizado de la siguiente manera: Colgar la corona en un lado de una viga; Colgar una masa igual de oro puro en el otro lado, por lo que los saldos de haz; Sumergir los dos. Si se desplazan el mismo volumen, que se equilibrarán bajo el agua también. Si la corona es más grande, debido a los metales más ligeros, el volumen será mayor y la flotabilidad será mayor, haciendo que el agua a la fuerza la corona más alta que las piezas de oro puro.

Los icebergs y el calentamiento global

Si la flotabilidad es tal que un objeto flotante desplaza un volumen de agua igual a su propia masa, entonces ¿por qué preocuparse por la fusión de icebergs desde el calentamiento global y contribuir al aumento del nivel del mar? Es cierto que los icebergs se derriten en el volumen del agua que desplazan, y por lo tanto no va a elevar los niveles del mar; Sin embargo, la preocupación no ha estado con la fusión de icebergs, pero en cambio, con el derretimiento de glaciares. Ellos están en la tierra, y por lo tanto no se funden en un volumen ya desplazados, sino que contribuyen a los niveles de agua del océano cuando caen o se funden en el océano.

El uso de helio en los globos

A medida que los objetos pueden boya en el agua, por lo que pueden flotar en el aire. Si desea que su globo para flotar, probablemente tiene que ser llenado con helio. ¿Por qué? Debido a que el aire alrededor del globo necesita algo menos denso a la boya hacia arriba, y el helio es menos denso que el aire, que está compuesto principalmente de los gases más pesados ​​oxígeno y nitrógeno.

Un globo que no se estira, tal como mylar, no comprimirá el helio, lo que aumentaría su densidad y la cantidad de helio necesario para llenar el globo. Los globos de Mylar son, por tanto, un mayor dinamismo que los globos elásticos con la misma masa y volumen. Si helio está suficientemente comprimido, podría ser más denso que el aire circundante y el globo se hundiría. globos ordinarios tienden a aparecer antes de que este nivel de compresión se alcanza sin embargo.

Globos que no floten

Si se llena un globo soplando en él, no va a flotar. ¿Por qué? Después de todo, el aire es en el globo y el aire es exterior, y el aire sin duda flota en el aire. ¿Es el peso de la goma de globo? En parte, pero también es la alta densidad de aire en el interior de ser comprimido por el material del globo elástico, que está tratando a contraerse a su tamaño normal.

Que el aire en globos añade significativamente al peso de globo se puede demostrar de la siguiente manera: Cuelgue dos globos llenos de aire de tamaño igual en los extremos de una regla; Colgar el legislador de un soporte más arriba, colocando la cuerda de soporte en un lugar de la regla para que el equilibrio de dos globos y el gobernante es más o menos horizontal; Luego pinchar un pequeño agujero en un globo con un alfiler. A medida que las fugas de aire hacia fuera, el otro globo caerá, puesto que ya no tiene que equilibrar el peso del aire comprimido en el interior del otro globo.