Esercizio 59 sull’equilibrio dei fluidi – Esercizi svolti – FISICA

I palloni stratosferici sono enormi aerostati in polietilene, che possono raggiungere il diametro di 200\: m, lanciati con un carico di strumenti di rilevazione per effettuare esperimenti scientifici nell’alta atmosfera (possono arrivare a 40000\: m di quota). In Europa partono da due centri di lancio situati in Francia e in Sicilia e sono trasportati dal vento per migliaia di chilometri finché atterrano per poi essere recuperati. Un pallone stratosferico pieno di elio (densità 0,179\: kg/m^3) sale in aria (densità 1,29\: kg/m^3) sollevato da una spinta ascensionale pari a 7,12\times 10^5\: N. Quale è il volume del pallone? (Trascura la massa dell’involucro rispetto alla massa di elio).

SVOLGIMENTO

Sul pallone agiscono due forze la forza peso, alla quale daremo il segno negativo e che punta verso il basso, e la spinta di Archimede, che contrasta la forza peso alla quale daremo il segno positivo. La spinta ascensionale che fa muovere il pallone aerostatico verso l’alto altro non è che la differenza tra queste due forze, ossia

    \[F=F_a-F_p=V\cdot d_a\cdot g-d_e\cdot V\cdot g=V\cdot(d_a\cdot g-d_e\cdot g)\]

da cui

    \[V={F\over d_a\cdot g-d_e\cdot g}={7,12\times 10^5\: N\over 1,29\: kg/m^3\cdot 9,81\: N/kg-0,179\: kg/m^3\cdot 9,81\: N/kg}\approx 6,53\times 10^4\: m^3\]

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