多少個氣球能將256G的iPhone X飛向天空?
一記者
傳承華夏精神,
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小時候我們都玩過氣球,有時候一不小心,氣球就會脫離我們的手飛向天空,有些人可能幻想過這樣的一種情況——購買足夠多的氣球綁在手機上,是否能夠把手機帶入天空飛起來?!
既然有這個問題存在,我們就來探究一下,這個想法能否實現,實現這個想法至少需要多少個氣球。
經過查資料得到,在標準條件下(0℃,1個標準大氣壓(1atm)),空氣密度ρ≈1.29Kg/m3,通常情況下,即20℃時,取1.205kg/m3。而如今大多數的氣球是充的氦氣,所以我們需要查詢氦氣的密度,在20℃時氦氣密度 ρ≈0.163Kg/m3 。最後是選擇研究對象了,出於經濟的考慮,所以我們選擇取研究對象為iPhone X 256G,官網查詢質量為:435.00g=0.435kg。
以上信息為已知數據,根據阿基米德原理,浮力等於氣球所排開的空氣的重力,可得浮力為ρ*V(氣球體積)*g(重力加速度) 。如果要使氣球帶起手機飛起來,浮力應該大於手機和氦球的重力和,我們取現狀態下即浮力恰好等於手機和氦球的重力和,於是有如下公式:
我們取氦氣球的個數為n,
ρVg=m(手機質量)g+ρ V g
解出: V=m/(ρ-ρ)
設每個氣球為球形,半徑 r ,我們市面上常見的普通氦氣球尺寸為30CM的直徑,利用體積計算公式單個氦氣球的體積V0=4/3*π*r3。
則需要的氣球的個數:n=V/V0=m/(ρ-ρ)*(4/3*π*r3)。
取半徑r=0.15m,則大概需要27.3個氣球,取整為28個。當然這是沒有考慮氣球本身的重量,但是28個氣球的重量太小,對於這些數據沒有什麼影響,可以忽略不計。
那又有人會想,28個氣球把手機帶入天空之後,會不會飛入太空呢?答案是不會的,從上面的公式可以看出,氣球可以在空氣中浮起來是由於氦氣的密度小於空氣,且浮力大於懸浮物體(氦氣球和手機)的重力,當氣球帶著手機飛向天空時,隨著高度升高空氣會越來越稀薄,最後達到浮力等於重力,懸浮體依照慣性會繼續上升一段時間後下落,然後浮力將會大於重力再次上升,加上空氣阻力,會最終「停」在空中,而隨著氣球內氦氣的泄露,氣球體積變小而再次掉下來,但是掉下來也是一種往複的過程。
那麼,.手機在28個氣球的帶動下,大概可以飛多高呢?
ヽ(???*)?━━━??下一期再告訴你們。
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