آیا می دانید چه میزان وزنی را یک بادکنک هلیومی می تواند بلند کند؟

۱۹ آذر ۱۳۹۶ ۱۲:۴۲:۱۲ ب.ظ

آیا می دانید چه میزان وزنی را یک بادکنک هلیومی می تواند بلند کند؟

در این مقاله خواهیم گفت که چگونه می توانیم قدرت بالابری یک بادکنک پر شده با گاز هلیوم را تخمین بزنیم و اینکه مقدار مشخصی از هلیوم قادر است چه میزان وزنی را از روی زمین بلند کند.

در واقع یک بادکنک هلیومی تا زمانی که وزن کل بادکنک سبک تر از هوا باشد بالا می رود. دانسیته هوا و گاز هلیوم به ترتیب 1.275g و 0.176g است. این به این معنی است که 1 لیتر هوا وزنی برابر با 1.275g دارد. در حالی که 1 لیتر هلیوم وزنی برابر با 0.176g دارد. این به این معنی است که یک بادکنک هلیومی یک لیتری اگر وزن بادکنک (بدون گاز) کمتر از 1.275g-.176g=1.099g باشد باید آن را بالا ببرد (اگر وزن حاصل برابر با وزن بادکنک باشد بالا نمی رود بلکه شناور می ماند. همان طور که می توانید تصور کنید بادکنک خودش (بدون گاز) وزنی بیشتر از 1.099g دارد که به این معنی است که بادکنک بالا نمی رود. اما اگر درون یک بادکنک را به عنوان مثال با 500 لیتر گاز هلیوم پر کنید اگر وزن بادکنک (بدون گاز) کمتر از 1.099*500=549.5g باشد قطعا بالا می رود. این به این معنی است که اگر ما بادکنکی داشته باشیم که بدون گاز وزنی برابر با 300g داشته باشد ما می توانیم جسمی با وزن کمی کمتر از 549.5-300=249.5g به عنوان مثال 240g را هم همراه با آن بالا ببریم. علت اینکه چرا بالن های گازی خیلی بزرگ هستند هم همین است. چون تفاوت بین هلیوم و هوا تنها 1g ( و دقیق تر 1.099g)  است. ما باید بالنی با میزان هلیوم بیشتر از تنها یک لیتر داشته باشیم به طوری که این تفاوت وزن بین هوا و هلیوم بیشتر از مقداری شود که بتواند وزن بادکنک و محتویاتش را جبران کند.

در سیستم بین المللی واحد ها (SI) حجم بر اساس متر مربع بیان می شود. به این ترتیب کاملا می توان فهمید که چه میزان وزنی را هلیوم می تواند بلند کند. از آنجا که یک متر مکعب دقیقا 1000 لیتر است و همان طور که از قبل هم مشاهده کردیم یک لیتر هلیوم می تواند 1.099g را بلند کند. به این ترتیب:

یک متر مکعب هلیوم می تواند وزن 1000*1.009g=1099g را بلند کند.

اما در حقیقت اگر محاسبات ما 100 درصد درست باشد (که نیست زیرا محاسبات ما اغلب بر اساس فرضیات زیاد و در شرایط استوکیومتری است) ما بایستی برخی گرم ها را از مقادیر بالا حذف کنیم. این به این دلیل است که اگر یک لیتر هلیوم 1.099g وزن دارد طبق چیزی که قبلا گفتیم بادکنک تنها شناور شده و بالا نمی رود زیرا در این مورد وزن بادکنک هلیومی دقیقا با وزن هوایی که بادکنک جایگزین آن شده است یکی است.

یک بادکنک معمولی می تواند قطری برابر با 30 سانتی متر داشته باشد. برای تعیین اینکه چقدر گاز هلیوم را کره ای با این قطر می تواند نگه دارد از معادله حجم کره استفاده می کنیم که برابر با 4/3πR3 می باشد. شعاع بادکنکی با قطر 30 سانتی متر برابر با 15 سانتی متر است. بنابراین:

4/3 x pi x 15 x 15 x 15 = 14,137 cubic centimeters = 14 liters

بنابراین یک بادکنک معمولی می تواند حدود 14 گرم وزن را بلند کند. فرض کنید که وزن خود بادکنک و ربان آن قابل صرف نظر کردن است. اگر وزن شما 50 کیلوگرم باشد در واقع شما 50000  گرم وزن دارید. بنابراین بایستی 50000 گرم را بر 14 گرم تقسیم کنید. بنابراین خواهید فهمید که نیاز به 3571.42 بادکنک نیاز دارید تا بتوانید خودتان را از زمین بلند کنید. اگر می خواهید با سرعت قابل قبولی به سمت بالا بروید می توانید 500 بادکنک دیگر نیز به آن اضافه کنید. در نتیجه نیاز به 4000 بادکنک دارید تا خودتان را که حدود 50 کیلوگرم وزن دارید از زمین بلند کنید.

اگر به جای بادکنک ها از یک بالن با قطر 3 متر استفاده کنید. میزان گاز هلیومی که این بالن می تواند در خود جای دهد برابر است با:

4/3 x pi x 150 x 150 x 150 = 14,137,000 cubic centimeters = 14,137 liters

به این ترتیب با کمک این بالن شما تنها نیاز به 4 عدد بالن هلیوم دارید تا به سمت بالا بروید. یک بالن با قطر حدود 30 متر می تواند 14137000 متر مکعب گاز هلیوم را در خود جای دهد و در نتیجه می تواند 14000 کیلوگرم وزن را از زمین بلند کند برای بلند کردن یک کودک شما نیاز به کمتر از 4000 بادکنک دارید.

کپی کردن با ذکر منبع بلامانع است.

طراحی و اجرا: فروشگاه ساز سبدخرید