Otkrijte Zagonetku: Zašto Baloni s Helijem Lepršaju.
Djeca često postavljaju zabavna pitanja, a jedno od njih nedavno je postavio devetogodišnjak na Redditu: “Ako je helij lakši od zraka, hoće li balon s vakuumom također lepršati?” Ova zanimljiva i kreativna misao postavlja pitanje koje istražuje fiziku pritiska i uzgona.
Kako Baloni s Helijem Lepršaju?
Da bismo razumjeli zašto baloni s helijem lepršaju, prvo ćemo se osvrnuti na pojam uzgona. Uzgonska sila predstavlja snagu koja djeluje prema gore u tekućini (što uključuje i zrak) na sva tijela unutar nje. Ova sila dolazi od razlike u pritisku unutar tekućine; tlak na dnu objekta je veći od tlaka na njegovom vrhu, što stvara poriv prema gore.
Ako je uzgonska sila u tekućini veća od težine objekta, taj objekt će ploviti. Helij, kao lakši plin od zraka, uzdiže se. Slična situacija događa se kada se zrak zagrijava unutar vrućeg zračnog balona, čime postaje manje gust od zraka izvan njega, što uzrokuje uzlet.
Što se Događa s Vakuumom?
Vakuum je prostor koji ne sadrži materiju, stoga je manje gust (i lakši) od zraka u našoj atmosferi. Ako biste uspjeli napuniti balon vakuumom (ili, točnije, istisnuti zrak iz balona kako bi ostao stabilan s vakuumom unutar njega), takav balon ne bi samo lepršao – lepršao bi još bolje od balona s helijem.
Helij je toliko lak da se uzdiže do ruba naše atmosfere, gdje čeka da ga odnesu solarni vjetrovi. Zbog toga bi savršen balon s vakuumom “sjeo” iznad svih helijumskih i vodikovih molekula na koje naiđe, što ga čini lakšim od svega unutar atmosfere.
Povijest i Budućnost Vakuumskih Plovila
Zanimljivo je da ideja o prijevozu koristeći vakuum datira unatrag do 1690. godine. Pristupnik i matematičar Francesco Lana-Terzi predložio je ideju o vakuumskom zračnom brodu – konvencionalnoj drvenoj lađi koja bi bila uzdignuta nekoliko vakuumskih balona. Tada bi bilo nemoguće stvoriti dovoljno velik, prazan i čvrst vakuum za uzlet, a situacija se nije puno promijenila ni danas.
Tehnološka prepreka leži u razlici pritisaka; pritisak izvan vakuuma je veći od onog unutar njega. Kada taj pritisak postane prerastao da bi okolni materijal izdržao, dolazi do nasilne implozije koja izjednačava pritisak unutar i izvan objekta.
Zaključak
Iako do sada nismo uspjeli stvoriti plovila koja će lepršati zrakom uz pomoć vakuuma, nadamo se da će znanstvenici materijala pronaći rješenja u bliskoj budućnosti. Ideja o zračnom putovanju s vakuumskim tehnologijama može postati stvarnost, i možda jednog dana, baloni s vakuumom postanu svakodnevna pojava.
Budite u toku s novim znanstvenim dostignućima i ne zaboravite uvijek postavljati pitanja – možda će vas i vaše dijete inspirirati na nevjerojatna otkrića!
