1。力を理解する
* 浮力力： バルーンに排出された空気によって加えられた上向きの力。
* バルーンの重量： バルーンシェルの質量と内部のヘリウムによる下向きの力。
* ネットフォース： 浮力力と重量の違い。この正味の力は加速を引き起こします。
2。浮力力を計算します
* 空気密度： 海面での標準的な空気密度が約1.225 kg/m³であると仮定します。
* 変位空気の体積： バルーンは、独自の空気量（0.0265m³）を移動します。
* 浮力力（f_b）=空気の密度×体力×重力による加速（g）
* f_b =1.225 kg/m³×0.0265m³×9.8 m/s²
*f_b≈0.32n
3。風船の重量を計算します
* ヘリウムの質量： ヘリウムの質量を見つける必要があります。理想的なガス法を使用してこれを概算します。
* pv =nrt （ここで、pは圧力、vは体積、nはモル、rは理想的なガス定数、tは温度です）。
*いくつかの仮定を行う必要があります：
* 圧力： 大気圧（約101,325 Pa）を仮定します。
* 温度： 室温（約293 K）を仮定します。
* 理想的なガス定数（R）： 8.314 j/（mol・k）
*ヘリウムのモル（n）を解くために再配置：n =pv/rt
* ヘリウムのモル質量： 4.0026 g/mol
* ヘリウムの質量： n×モル質量
* 総質量： ヘリウムの質量 +シェルの質量
* 重量（w）=重力による質量×加速（g）
4。正味の力を計算します
* net force（f_net）=buoyant force（f_b） - weight（w）
5。加速度を計算します
* acceleration（a）=正味力（f_net） /総質量
計算をしましょう：
1。ヘリウムの重量：
* n =（101325 pa×0.0265m³） /（8.314 j /（mol・k）×293 k）≈0.011mol
*ヘリウムの質量≈0.011mol×4.0026 g/mol≈0.044g≈0.000044kg
2。総質量： 0.000044 kg（ヘリウム） + 0.007 kg（シェル）≈0.007044kg
3。重量： 0.007044 kg×9.8 m/s²≈0.069n
4。正味力： 0.32 N（浮力力）-0.069 N（重量）≈0.251N
5。加速： 0.251 N / 0.007044kg≈35.6m /s²
ヘリウムで満たされたバルーンの上向き加速度は約35.6 m/s²です。
重要なメモ：
*この計算は近似です。 空気抵抗、風、空気密度の変動などの要因により、実際の加速度はわずかに異なる可能性があります。
*理想的なガス法は、ヘリウムの質量の合理的な推定を提供します。
*バルーンがより高い高度に上昇すると、空気密度が低下し、浮力の力が減少し、加速度が低下します。
