از بادکنک در ارتفاع اجری رها میشود انرژی از کجا می‌آید؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamjpl

نام: Roham Hesami رهام حسامی

محل اقامت: فعلا تهران قیطریه بلوار کتابی 8 متری صبا City of Leicester Area of Leicestershire LE7

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 1875

سپاس: 3351

جنسیت:

تماس:

از بادکنک در ارتفاع اجری رها میشود انرژی از کجا می‌آید؟

پست توسط rohamjpl »

وقتی بادکنکی پرواز میکند و اجازه می‌ده آجری رها شود، انرژیش از کجا میاد
فرض کنید من یک آجر 1 کیلوگرمی را به یک بادکنک بزرگ هلیوم شده وصل می کنم و بالون را رها می کنم و سپس به ارتفاع 10000 متری میرسه و آجر را رها می کنه.
آجر می افته و با انرژی جنبشی تقریباً 100000 ژول به زمین برخورد می کنه. (در واقع کمی کمتر، مقداری از آن انرژی را به عنوان مقاومت هوا می دهد، اما هنوز هم این مقدار انرژی را ذخیره می کند.)
اما این انرژی از کجا آمده است؟من فقط یک بادکنک را باد کردم و یک نخ بسته.بله تمام انرژی از انرژی لازم برای باد کردن بادکنک می آید.
در اینجا محاسبه کمی است. تقریباً یک انرژی می گیرد
$E = P_{\text{atm}} V$
برای پر کردن یک بادکنک با حجم V. این کاری است که باید انجام دهید تا هنگام ایجاد بالون، جو را از بین ببرید. هزینه انرژی PV برای ایجاد حجم V معمولاً در فیزیک استفاده می شود. هم در آنتالپی و هم در انرژی آزاد گیبس ظاهر می شود.
این انرژی به انرژی پتانسیل گرانشی (GPE) کل اتمسفر می رود، زیرا هوایی که هنگام منفجر کردن بالون رانده شده اید، هوای دیگر را دور می کند و به همین ترتیب، در نهایت هوا را از زمین دور می کند. همانطور که بالون در این جو بالا می رود، GPE هوا به GPE بالون و آجر تبدیل می شود، زیرا بالا آمدن بالون باعث سقوط هوا می شود.
اگر بخواهید، می توانید این GPE هوا را «انرژی پتانسیل شناور» بالون بنامید. فقط همین است. تمام معنای انرژی پتانسیل این است که "یک نوع دیگر از انرژی ما بوکس سیاه هستیم". ما قبلا انرژی میدان گرانشی هوا و زمین را به عنوان GPE هوا در جعبه سیاه قرار دادیم، و شما می توانید دوباره آن را به عنوان "BPE" بالون در جعبه سیاه قرار دهید. بنابراین تمام پاسخ های اینجا واقعاً یک چیز را می گویند.
به هر حال، برای کمی در مورد آن، کار انجام شده بر روی آجر توسط هوا است
$W = \int F \, dx = \int \rho g V \, dx = V \int \rho g \, dx = V \Delta P$
که در آن ΔP افت فشار اتمسفر بین پایین و بالا است. یعنی اگر بالون تا جایی که فشار بسیار ناچیز است بالا بیاید، تمام GPE جو به بالون منتقل شده است. حال اگر آجر بیفتد به انرژی جنبشی تبدیل می شود.
این انرژی در اصل از انرژی مورد نیاز برای پر کردن بالون می‌آمد. ممکن است بگویید باز کردن شیر یک مخزن هوای فشرده انرژی نمی‌گیرد. مطمئناً، اما پس از آن انرژی از هر چیزی که در وهله اول هوا را در مخزن قرار می داد، می آمد.hope I helped you understand the question. Roham Hesami, sixth
semester of aerospace engineering
smile072 smile072 رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضاتصویر
smile260 smile016 :?:
تصویر

ارسال پست