En ballon frigives fra en høj bygning. Den samlede masse af den inkluderede lukkede gas 2 kg. Dens bind 5 m3. Hvilken størrelse indledende accelerationsballon?

1. Identificer kræfterne

* tyngdekraft: Ballonen oplever en nedadgående kraft på grund af tyngdekraften, beregnet som f_gravity =m * g, hvor m er massen (2 kg) og g er accelerationen på grund af tyngdekraften (ca. 9,8 m/s²).

* opdrift: Ballonen oplever en opadgående kraft på grund af opdrift, beregnet som f_buoyancy =ρ_air * v * g, hvor ρ_air er lufttætheden (ca. 1,2 kg/m³) og V er volumenet på ballonen (5 m³).

2. Beregn nettokraften

Nettokraften, der virker på ballonen, er forskellen mellem opdriftskraften og tyngdekraften:

F_net =f_buoyancy - f_gravity

3. Anvend Newtons anden lov

Newtons anden lov siger, at f_net =m * a, hvor a er accelerationen. Vi kan omarrangere dette for at løse til acceleration:

a =f_net / m

4. Erstatte og beregne

* F_gravity =(2 kg) * (9,8 m/s²) =19,6 n

* F_buoyancy =(1,2 kg/m³) * (5 m³) * (9,8 m/s²) =58,8 N

* F_NET =58,8 N - 19,6 N =39,2 N

* a =(39,2 n) / (2 kg) =19,6 m / s²

Derfor er den oprindelige acceleration af ballonen 19,6 m/s² opad.