- ugens lyse idé

Her vil du hver uge finde en ny, spændende idé, du kan bruge i undervisningen eller lege med hjemme.

bullet

Hvis din skole har licens til Ahorn Science Univers, kan du se og downloade de 135 tidligere udgivne tips.

Uge 23, 2001

Varmluftsballon

Det er lidt fascinerende at få en varmluftsballon til at stige til vejrs - og så er der godt med matematik og fysik indbygget i eksperimentet.

To affaldsposer af den helt tynde slags plast tapes sammen til én ballon.

Sprit i tre alu-bægere fra fyrfadslys udgør varmekilden.

For at imødegå brand har jeg lavet en startrampe af to lister og fire blomsterpinde til at spile den slappe ballon ud ved start.

Vil du yderligere gardere dig - fx ved indendørs forsøg, kan du lave et brænderør af pap eller lignende:

Med den rampe kan en ballon af den type, der er vist til højre, også slippe fri og stige til vejrs med en spritbeholder, så den har brændstoffet med sig på turen.

Det er effektivt at starte op med tre spritbeholdere og så lade den ene rejse med ballonen.

 

Ballonen letter fint, men den har heller ingen last med sig - og det mangler den, ellers vil den "kæntre" og lukke den varme luft ud.

 

Indtil nu har vore betragtninger været rent kvalitative, så vi må have nogle målinger og beregninger med.

Vi kan måle 
bulletluftmængden i den opspilede ballon
bullethvor meget, ballonen kan bære (fx tøjklemmer symmetrisk placere i nederste kant)
bullettemperaturen i den varme luft i ballonen

Dermed kan vi beregne 

bulletdens bæreevne - opdriften
bulletmassen af luft, ballonen skubber til side (fortrænger)

Derefter kan vi finde sammenhængen mellem vægt af fortrængt luft og opdriften - mon den bliver som forventet?

Temp  
°C
Mf v. 1013 mbar
 kg/m3
0 1,293
20 1,205
40 1,127
60 1,060
80 1,000
100 0,943
120 0,898

 

Vi må lave tryk- og kraftbetragtninger på varmluftballonen for at forstå opdriften, der jo er en resulterende opadgående kraft. Hvordan fremkommer den kraft så?

Lufttrykket falder med højden. Trykket på den øverste endeflade er altså mindre end trykket den nederste. Trykforskellen resulterer altså i en opadgåede kraft, og det er opdriften. Er den større en tyngdekraften på hele herligheden, så bliver der altså en resulterende opadgående kraft, og ballonen stiger til vejrs.

Så ville det ellers være oplagt at lave beregninger for en varmluftsballon, der skal bære gondol, oppakning og personer - måske med tal fra en virkelig ballonfærd.

Besøg Ahorn Undervisning!

Har du kommentarer - eller andre lyse ideer - så send os en e-mail:
ahorn@ahorn.dk