Sådan spiller du Ballonløft
- Vælg en tur, og læs rumfanget, densiteterne og masserne på kortet.
- Luft skubber opad med tyngden af den luft, ballonen fortrænger, ρ_air·g·V; gassen indeni vejer ρ_in·g·V. Løftekraften er forskellen.
- Ballonen letter, når løftekraften når tyngden af alt det andet: gummi, kurv, last. Skriv din forudsigelse, og tryk på Start.
- Se på søjlerne: ballonen forlader jorden i det øjeblik, den blå søjle indhenter den grå.
Hvorfor stiger en ballon?
Arkimedes' lov gælder også i luft. Luften trykker lidt hårdere under en ballon end over den, og forskellen er en kraft opad, der er lige så stor som tyngden af den luft, ballonen fortrænger, ρ_air·g·V. En kubikmeter luft ved jorden har en masse på kun omkring 1,2 kg, så gassen indeni skal være meget lettere end luft, for at noget kan stige. Helium, med 0,18 kg/m³, giver omkring 1 kg løftekraft per kubikmeter. Varm luft virker, fordi luft udvider sig, når den varmes op: ved samme tryk falder densiteten, når temperaturen i kelvin stiger, og ρ·T forbliver den samme, så luft på 100 °C er omkring en femtedel lettere end luft på 20 °C. I begge tilfælde er løftekraften (ρ_air − ρ_in)·g·V, og den skal bære hylsteret, kurven og lasten. Derfor er varmluftballoner enorme, og derfor bærer de mindre i bjergene eller på varme dage, hvor udeluften er tyndere.
En afgrænset læringsmodel
Luft har 1,2 kg/m³ ved jorden ved 20 °C og 1,0 kg/m³ på højsletten; helium har 0,18 kg/m³. Festballonerne og heliumhylsteret fyldes jævnt i 2 s. Varmluftballonens brænder varmer dens luft jævnt i 2 s, fra densiteten udenfor ned til den angivne, eller fra 20 °C op til din temperatur, med ρ·T holdt den samme i kelvin. Ballonen letter præcis, når (ρ_air − ρ_in)·V når den masse, den bærer (inden for 0,05 % letter den stadig); så stopper fyldningen eller opvarmningen, og den vises stigende i 1,5 s. Hylsterets størrelse og luftens ændring med højden er udeladt, og intet er i målestok. Antallet af balloner skal være det mindste, der flyver; en last, en temperatur eller et rumfang skal lette og må højst have 2 % til overs. g = 9,8 m/s². Spilles i realtid.