Os balões são geralme nte preenchidos com gás hélio, por que seu
peso (massa) representa apenas um sétimo do peso/massa do ar em condições idênticas. A
força de flutuação, que pode ser expressa como Fb = ρ ar x g x Vbalão, empurrará o balão para
cima. Se o balão tiver um diâmetro de 12000 mm e carregar duas pessoas de 85000 gramas
cada uma, determine a aceleração do balão quando ele for liberado, Considere a densidade do
ar igual a 1,16 kg/m3 , e despreze o peso das cordas e da cesta que compõem o conjunto.
Respostas
Resposta:O empuxo, E, ou força buoyant é o que faz com que balões de aniversário cheios de hélio e os balões de ar quente subam para o alto. Os balões de aniversário sobem porque a densidade do ar é maior a do gás hélio. A equação abaixo representa o empuxo nesta situação e é igual a diferença das densidades multiplicada pelo Volume, V, e pela aceleração da gravidade, g.
E = (dar - dhélio)Vg
Sabendo que a densidade é igual a massa, m, pelo volume, podemos dizer que a massa do ar deslocado é:
m = (dar - dhélio)V
E o empuxo (peso do ar deslocado) pode ser representado como:
E = m . g
Figura 1: Zepelin (balão de ar).
Vivemos numa atmosfera de ar e em geral não consideramos o seu efeito sobre as medidas. Quando um objeto é colocado em uma balança, sofre a ação de uma força de baixo para cima igual ao peso do ar por ele deslocado. Em geral deixamos de lado esse efeito porque ele é relativamente pequeno.Mas nesta experiência das massas de volumes consideráveis e iguais de gases leves como N2 e CO2, este efeito do empuxo deve ser levado em consideração.
Nesta experiência, a massas aparentes obtidas deverão ser corrigidas, porque na pesagem será considerado o efeito do empuxo que o saco plástico sofre quando colocado no prato da balança. Assim, dever-se-á acrescentar à massa aparente, a massa do ar deslocado. Para calcular a massa do ar deslocado devemos multiplicar a massa específica (densidade) do ar a temperatura e pressão ambiental pelo volume do saco plástico cheio de ar.
Explicação: