Física Final Jul 22 TFRA1 – 3 Hidrostática

Un globo aerostático de 900 m³ de volumen interior sostiene en el aire una carga de dimensiones despreciables y de masa 400 kg. El aire en el interior del mismo es calentado de manera tal que su densidad es 0,95 kg/m³, mientras que el aire exterior, mas frio, tiene una densidad de 1,2 kg/m³. Se desprecia la masa material del que está hecho el globo. En estas condiciones, el globo junto con su carga podría estar:

 

□ en equilibrio	█ bajando aumentando su rapidez	□ subiendo aumentando su rapidez
□ subiendo a velocidad constante	□ bajando disminuyendo su rapidez	□ en caída libre

E = empuje = peso del aire desalojado = δaf V g

 

donde

δaf = densidad del aire frio = 1,2 kg/m³

V = volumen del globo = 900 m³

g = aceleración de la gravedad = 10 m/s²

 

Reemplazando

E = 1,2 kg/m³ 900 m³ 10 m/s² = 10800 N

 

P = peso del globo + carga = (mg + mc) g

mg = masa del globo = δac V

δac = densidad del aire caliente = 0,95 kg/m³

mc = masa de la carga = 400 kg

Reemplazando

P = (0,95 kg/m³ 900 m³ + 400 kg) 10 m/s² = 12250 N

 

 

E – P = m a (Newton)

 

Donde

m = masa total = mg + mc

a = aceleración

 

Reemplazando y despejando a

a = (E – P) / (mg + mc) = (10800 N – 12250 N) / (0,95 kg/m³ 900 m³ + 400 kg) =

a = -1,40 m/s²

 

a < 0 à Baja acelerando o sube frenando