1. Un globo de aire caliente está atado al suelo. La envoltura del globo
contiene 1,2 dm3 de aire caliente de densidad 0,8 Kg/m3. La masa del globo
(sin contar la del aire caliente) es de 0,40 g, y la densidad del aire “frío”
circundante es de 1,3 Kg/m3. Explica, haciendo los cálculos necesarios, la
causa que hace posible que el globo se eleve al soltar la cuerda.
Los datos los ponemos en el sistema
internacional de unidades:
V(aire caliente) = 1,2 dm3 = 1,2·10-3 m3
d(aire caliente) = 0,8 kg/m3
d(aire frío) = 1,3 kg/m3
m(material globo) = 0,4 g = 4·10-4 kg
2. Las fuerzas que actúan sobre el globo son las de su propio peso (material de
que está hecho más el aire caliente de su interior) y el empuje del aire frío del
exterior.
Considero que el volumen de aire caliente es igual al del aire frío desalojado
e igual al del globo.
Peso(globo) = peso(aire caliente) + peso(material)
Peso(globo) = V(a caliente) · d(a caliente) · g + m(material) · g
Peso(globo) = 1,2·10-3 m3 · 0,8 kg/m3 · 10 m/s2 + 4·10-4 kg · 10 N/kg
Peso(globo) = 1,36·10-2 N
El empuje es igual al peso de aire frío desalojado.
E= V(a frío) · d(a frío) · g = 1,2·10-3 m3 · 1,3 kg/m3 · 10 m/s2
E= 1,56·10-2 N
3. Peso(globo) = 1,36·10-2 N
El peso es una fuerza vertical hacia abajo.
E= 1,56·10-2 N
El empuje es una fuerza vertical hacia arriba.
Como el empuje es mayor que el peso, la fuerza
resultante será hacia arriba y hará que el globo suba.