Aerostati di aria calda salire attraverso l'atmosfera, perché la loro densità è più bassa di quella dell'aria circostante. Un pilota di aerostato abbassa la densità dell'aria del palloncino riscaldandolo. In questo modo l'aria espandere, abbassando la sua densità. Questa densità differenziale, chiamato galleggiante forza, si basa su dei Archemedes e principio di Pascal, entrambi si occupano di fluidodinamica e fornisce una portanza del palloncino.
Nozioni di base di galleggiamento
Spinta di galleggiamento è che la forza di agire verso l'alto esercitata da un fluido, in questo caso l'atmosfera. Basata sul principio di Archimede e il principio di Pascal, la grandezza di questa forza capace di galleggiare è uguale al peso del liquido spostato da un oggetto. Il rapporto tra dimensione e massa è chiamato densità. Questo rapporto consente il confronto di una forza capace di galleggiare gli oggetti, indipendentemente dalle dimensioni reali dell'oggetto. Se l'oggetto è più denso del fluido o del gas, affonderà, chiamato assetto negativo. Se l'oggetto è meno densa, sorgerà, chiamato galleggiabilità positiva. Maggiore il differenziale in densità, più forte la forza e il più veloce oggetto salirà o affondare.
Esempi di galleggiamento
Nel caso dell'acqua, se un bar 3-libbre di materiale spostato 1 libbra di acqua, la forza capace di galleggiare sarebbe 2. Poiché questa forza è meno di 3 libbre forza di gravità, il bar affonderebbe. Ciò significa che la densità del materiale era superiore a quella dell'acqua. Tuttavia, se un bar 3-libbre di materiale spostato 5 libbre di acqua, la forza risultante capace di galleggiare, 2 negativo, sarebbe maggiore la forza di gravità e il bar galleggerebbe. Ciò significa che la densità del bar sarebbe inferiore a quella dell'acqua. Lo stesso vale per gli oggetti, come una mongolfiera, nell'atmosfera.
Densità di un palloncino
Ci sono due metodi per realizzare una galleggiabilità positiva in un palloncino. In primo luogo, la densità del palloncino può essere abbassata naturalmente a un punto di meno che la densità dell'atmosfera. Questa operazione viene eseguita compilando il pallone con un gas che è meno denso rispetto all'aria circostante, come l'elio. In secondo luogo, la densità dell'aria nel palloncino può essere modificata in modo da abbassarlo sotto la densità dell'aria circostante. Questa operazione viene eseguita riscaldando l'aria all'interno del palloncino, producendo un aerostato di aria calda. Quando l'aria si riscalda, si espande. Questa espansione riduce la sua densità inferiore a quella dell'atmosfera circostante, con conseguente spinta di galleggiamento, o l'ascensore.
Limite di galleggiamento per palloncini
Pressione e densità aumenta con la profondità, a causa del peso del liquido sopra di esso. Ciò significa che, come un palloncino si arrampica attraverso l'atmosfera, diminuisce la densità dell'aria circostante. A un certo punto, la densità del palloncino si incontrera la densità dell'atmosfera, con conseguente assetto neutro. A questo punto, il palloncino ha raggiunto il soffitto, incapace di qualsiasi ulteriore incremento. Questo si verifica in realtà appena prima di una densità uguale, come la forza capace di galleggiare deve tenere conto per il peso del carico utile del palloncino.