Un ballon-sonde utilisé pour faire des mesures locales de météorologie a une capacité de \(0,2 \ m^3\). Il est rempli d'hélium de masse volumique \(0,18 \ kg/m^3\). La masse volumique de l'air ambiant est de \(1,29 \ kg/m^3\). On voudrait placer quelques instruments de mesure dans une nacelle. Quel poids ce ballon-sonde peut-il soulever ?




Réponse:

Tout premièrement, nous allons calculer la poussé d'archimède de se ballon d'hélium se déplaçant dans l'air. La formule est la suivante :

\[ {P}_{\rm {A}}=\,\rho_{air} \ .V_{ballon}\ . {g} \]

Et donc (avec \( g = 9,81 \ m/s^2 \)),

\[ {P}_{\rm {A}}=\, 0,2 \ . 1,29 \ . 9,81 \]
\[ {P}_{\rm {A}}= 2,53 \ N \]

Nous allons maintenant calculer le poids du ballon, qui va se soustraire à cette force d'archimède et nous donner la poids que ce ballon peut soulever. Le poids du ballon se calcul de la manière suivante :

\[ {P}_{\rm {B}}=\, 0,2 \ . 0,18 \ . 9,81 \]
\[ {P}_{\rm {B}} = 0,35 \ N \]

Dès lors,

\[ {P}_{\rm {A}}-{P}_{\rm {B}} = 2,53 - 0,35 = 2,18 \ N \]

Le ballon peut donc soulever le poids de \( 2,18 \ N \) ou la masse de \( {2,18 \over 9,81} = 0,222 \ kg \).



Posté le lun 28 septembre 2020 à 18:57




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