| Autor |
Nachricht |
R@SH
Gast
|
 R@SH Verfasst am: 26. Sep 2005 19:01 Titel: Ballon-Schwebeformel |
 |
|
Seit langem bin ich auf der Suche nach einer Formel, mit der ich einen Ballon dimensionieren kann.
Gegeben: Durchmesser (zB.3m), max.möglicher Druck (zB.10bar), Füllung=Helium, Aussentemp=20°C (was passiert bei +-10°?),
Ballon ist absolut dicht
Gesucht: Welche "Schwebe-Kraft" wird dadurch erzeugt? / wieviele Kilogramm?
Wäre sehr dankbar für jeden klitzekleinen Hinweis! 
|
|
 |
Quintessenz
Gast
|
| Quintessenz Verfasst am: 26. Sep 2005 19:34 Titel: |
|
|
hiho
also ich bin mir nicht ganz sicher aber du kannst ja die Gewichtskraft des ballons ausrechnen: Hast ja die Dichte gegeben und das Volumen.
Fg = m * g
und die Schwebekraft müsste einfach die auftriebskraft sein.
Fa = V * dichte * g
vieleicht hilft dir das weiter, am end einfach noch die temperatur-schwankungen berücksichtigen und ab gehts :-) ^^
mfg Polymer
|
|
|
R@SH
Gast
|
| R@SH Verfasst am: 29. Sep 2005 12:54 Titel: Thanx |
|
|
Ja vielen Dank, nur leider reicht mir das noch nicht ganz aus. 
Wo ist zB. die Höhe über Meer -> Druck? Was ist mit dem Druck?
Hat sonst jemand noch eine ausführlichere Formel?
Vielen Dank!
|
|
|
Quintessenz
Gast
|
| Quintessenz Verfasst am: 29. Sep 2005 14:15 Titel: |
|
|
hiho
nun ich denke mal das du mit dem atmospährendruck rechnen sollst, wenn der ballon immer mehr an höhe gewinnt wird die dichte der luft immer niedrieger.
aber die höhe spielt keine rolle in der aufgabe, davon geh ich aus.
|
|
|
Quintessenz
Gast
|
| Quintessenz Verfasst am: 29. Sep 2005 14:15 Titel: |
|
|
hiho
nun ich denke mal das du mit dem atmospährendruck rechnen sollst, wenn der ballon immer mehr an höhe gewinnt wird die dichte der luft immer niedrieger.
aber die höhe spielt keine rolle in der aufgabe, davon geh ich aus.
|
|
|
Naemi
Moderator
Anmeldungsdatum: 01.06.2004
Beiträge: 497
Wohnort: Bonn
|
| Naemi Verfasst am: 30. Sep 2005 17:36 Titel: |
|
|
Für den Luftdruck als Funktion der Höhe über Normalnull gibt es die barometrische Höhenformel:
 = p_0 e^{- \frac{h}{h_0}})
 müssten etwa ein bar sein, die Höhe  sind etwa achttausend Meter.
Die Temperaturabhängigkeiten sind natürlich nicht darin.
Noch eine Überlegung: Wenn der Ballon hochsteigt, wird der Druck der Aussenluft geringer -> Volumen des Ballons vergrössert sich. Allerdings ändert sich ja auch die Dichte der umgebenden Luft -->> Die Kalkulation des Auftriebes ist dann etwas schwieriger.
Falls du noch eine gleichförmige Bewegung berücksichtigen willst, musst du dann auch noch die Reibung berücksichtigen...
So, das war jetzt alles ein bisschen ungeordnet, ich hoffe mal, dass du trotzdem etwas damit anfangen kannst.
_________________
Grüße 
Naëmi |
|
|
R@SH
Gast
|
| R@SH Verfasst am: 21. Okt 2005 18:53 Titel: Viele gute Ansätze, aber.. |
|
|
Hmmm...
also ich weiss nicht so recht, ich habe da jetzt diverse Formeln aber ich sehe die Antwort auf die gesamte Frage trotzedem nicht ganz so klar... 
| Zitat: | Gegeben: Durchmesser (zB.3m), max.möglicher Druck (zB.10bar), Füllung=Helium, Aussentemp=20°C (was passiert bei +-10°?),
Ballon ist absolut dicht
Gesucht: Welche "Schwebe-Kraft" wird dadurch erzeugt? / wieviele Kilogramm? |
Tja, ich meine, wieviele Kilogram kann es im Beispiiel bei Normalbedingungen von 20°C und 600 Meter über Meer bim DRUCK von 10 bar (!! dort ist der Clou mit der Kompressibilität von Helium und dessen Auftriebskraft,; oder ist es durch die Massenverdichtung schwerer und kann nicht mehr steigen?) ... also ihr wisst schon was ich suche, DIE Formel dazu. Die Formeln für die barometrische Höhenformel kenne ich natürlich schon 
Vielen Dank für DIE Formel 
Gruss aus der Schweiz!
|
|
|
Gast
|
| Gast Verfasst am: 22. Okt 2005 03:18 Titel: |
|
|
|
Deine Frage bleibt trotz aller Erläuterung nicht ganz klar. Kann der Ballon bei Druckerhöhung und Druckabsenkung bis leicht über 1bar, sich im Volumen nicht verändern, dann erfolgt Auftriebsverstärkung bei Temperatursenkung und Abschwächung bei Temperaturanstieg. Die Veränderung ist in etwa proportional zu deltaTemp/273° bis aufs Vorzeichen
|
|
|
R@SH
Gast
|
| R@SH Verfasst am: 26. Okt 2005 13:01 Titel: Baloon Auftrieb |
|
|
|
Tja, also ich meine nicht eine Druckveränderung AUSSEN sondern im INNERN des Baloons. Nochmals: IM Ballon haben wir 5 bar Helium, die Hülle ist STARR und verändert sich nicht (Annahme: Aluminium.Kugel), die Temp. ist konstant. Was passiert?
|
|
|
R@SH
Gast
|
| R@SH Verfasst am: 31. Okt 2005 12:56 Titel: was nu? |
|
|
Tja ich sehe, anscheinend kann mir hier keiner weiterhelfen. Schade, dachte es gäbe hier ein paar Physiker die diese einfache Frage kurz und schnell um-fomulieren können. 
Nun, gespannt hoffe ich dennoch, eine brauchbare Formel zu erhalten. Thx
|
|
|
Gast
|
| Gast Verfasst am: 31. Okt 2005 13:57 Titel: Re: Baloon Auftrieb |
|
|
| R@SH hat Folgendes geschrieben: | | Tja, also ich meine nicht eine Druckveränderung AUSSEN sondern im INNERN des Baloons. Nochmals: IM Ballon haben wir 5 bar Helium, die Hülle ist STARR und verändert sich nicht (Annahme: Aluminium.Kugel), die Temp. ist konstant. Was passiert? |
Vielleicht sollte man sich nochmal über die Aufgabenstellung verständigen. 
Du hast einen absolut starren "Ballon", der mit einer gewissen Menge Helium gefüllt ist, die z.B. bei 20°C einen Druck von 1bar hat.
Jetzt willst du wissen, wie viel Gewicht du an das Ding noch unten dran hängen kannst, so dass es noch schwebt und wie sich dieses Gewicht ändert, wenn die Außentemperatur um +10°C oder -10°C verändert wird, richtig?
|
|
|
Gast
|
| Gast Verfasst am: 31. Okt 2005 16:12 Titel: Re: Baloon Auftrieb |
|
|
| Anonymous hat Folgendes geschrieben: | | , so dass es noch schwebt und wie sich dieses Gewicht ändert, wenn die Außentemperatur um +10°C oder -10°C verändert wird, richtig? |
nein, das will er nicht.
\pi \,{r}^{3}-\frac {4}{3}\,\pi \,{\it w_s}\,\left (3\,{r}^{2}-3\,r{\it w_s}+{{\it w_s}}^{2}\right ){\it rho_{\,alu}}\right )*g)
ws = Wandstärke Aluhülle
T = abs. Temp Helium
R = Gaskonstante
p = Druck Helium
|
|
|
R@SH
Gast
|
| R@SH Verfasst am: 02. Nov 2005 13:17 Titel: WOW! |
|
|
Na HEY, das ging ja fix!
Ich werde die Formel mal genauer unter die Lupe nehmen, aber sieht (von weitem) schon mal sehr vernünftig aus!
VIELEN DANK! 
|
|
|
R@SH
Gast
|
|
|
para
Moderator
Anmeldungsdatum: 02.10.2004
Beiträge: 2874
Wohnort: Dresden
|
| para Verfasst am: 06. Nov 2005 21:01 Titel: Re: Einheiten-Chaos? |
|
|
| R@SH hat Folgendes geschrieben: | Nun, leider ergibt es mir sehr komische Resulate, zB ist die Kugel 2 Mio Meter im Durchmesser und bei 50'000 bar habe ich immernoch einen Sinkflug (kein Auftrieb?) um x tausen Newtwon!  Das kann ja nicht sein, das Ding muss schweben! |
1 Bar ist etwa Atmosphärendruck, was willst du also mit 50000?!?
Verarbeitet die Formel erstmal alle Angaben, die du berücksichtigt haben wolltest? Wenn ja, kann ich vielleicht mal die Formel von dem Gast ("nein das will er nicht." *formelhinschreib* *verschwind*) versuchen nachzuvollziehen oder dir gleich meinen Vorschlag geben. Vielleicht meldet sich derjenige der die Formel gepostet hat ja auch nochmal.
Also: welche Angaben willst du in die Formel denn einfließen lassen?
_________________
Formeln mit LaTeX |
|
|
Gast
|
| Gast Verfasst am: 06. Nov 2005 21:08 Titel: Re: Einheiten-Chaos? |
|
|
| R@SH hat Folgendes geschrieben: |
Und an den Formelschreiber:  Bitte bitte immer EInheiten angeben!!
Was heisst den "molHelium" ... ist das die "molare Masse", die Stoffmenge oder das spezifische Volumen bei x Mol? ...
Hope it works! Thx |
Und an den Formelschreiber: Bitte bitte immer EInheiten angeben!!
Das ist NICHT nötig. Es ist deine Aufgabe die einzelnen Werte zusammen mit den Einheiten in die Formel einzubringen und bei Bedarf entsprechend umzurechnen !
mit molHelium (sorry, das habe ich vergessen exakt zu deklarieren) ist die "molare Masse" von Helium gemeint und die hat die Einheit [Masse/mol].
Das konnte man aber auch schon so vermuten, weil es anders nämlich nicht passen würde. Mit expliziten Werten habe ich nichts gerechnet, denke aber, dass es stimmen sollte.
Dass dein Ding evtl nicht schweben will wundert mich nicht sonderlich, dieweil schnell zu schwer und höherer Druck nicht höhere Tragkraft, sondern geringere Tragkraft bedeutet.
Das 'Auf' in der Formel bedeutet wie schon zu vermuten die Auftriebskraft der Alukugel.
|
|
|
Gast
|
| Gast Verfasst am: 06. Nov 2005 23:39 Titel: |
|
|
Ich hab gerade mal ein Probewert durchgerechnet.
Bei 3m Radius, 2mm Wandstärke, 5bar, 0°C, Normaldruck ergibt sich etwa 5500N Sinkkraft. Fraglich, ob diese Wandstärke dem Druck überhaupt standhalten würde.
Bei 40m Radius hätte er gerade mal knapp 1000N Auftrieb, aber dann würden die unterstellten 2mm Wandstärke sicher nicht mehr reichen.
Mit anderen Worten: Mit 5bar hebt das Ding keinen Furz.
|
|
|
R@SH
Gast
|
| R@SH Verfasst am: 08. Nov 2005 12:59 Titel: tja.. |
|
|
Tja, also das mit den 50'000 bar ist ja nur ein EXTREM-Beispiel zum schauen was dann passieren würde!! Ist ja klar das mit den 1 Bar..
Ist das so unverständlich?
Die Formel scheint tatsächlich meine Aufgabenstellung abzudecken! (!) Was man aber sich fragen könnte: welches "r" ist der RADIUS und welches der Atmosphärendruck?
Also: Bitte, jetzt mal nicht am falschen Ort herumhirnen*, sondern echte Fakten und Daten liefern! Thx.
*PS: ..und sonst bin ich in diesem Forum wohl am falscehn Ort..
|
|
|
R@SH
Gast
|
| R@SH Verfasst am: 08. Nov 2005 13:07 Titel: THANX FOLX! |
|
|
Ach soo... VIELEN DANK für die Berechnungen, hatte die 2.Seite nicht gesehen!
Tja, schade, dann hebt das Ding tatsächlich nicht ab... 
Nun, schon bin ich ein wenig klüger geworden; Ursprünglich ging ich vom Gedanken aus dass wenn ein Ballon mit Herlium gefüllt wird dieser auch abhebt, dass dieses Prinzip auch im Grösseren anwendbar wäre..
Scheint leider nicht so zu sein.
VIELEN DANK nochmals an alle! SUPER FORUM!!!
|
|
|
Gast
|
| Gast Verfasst am: 08. Nov 2005 14:10 Titel: |
|
|
Was meinst warum das üblicherweise Ballons sind und keine Alukugeln mit mehreren bar Innendruck ??
Hier hast noch die erweiterte Variante für variablem Außendruck und Temp.
mol_helium = Molare Masse Helium
rho_alu = Dichte Aluminium
ws = Wandstärke Aluhülle
T = abs. Temp Helium, Luft
p = Druck Helium, Luft
R = Gaskonstante
r = Kugelradius
(T_helium fix mit p_helium), (p_helium fix mit T_helium) !
\pi \,{r}^{3}-\frac {4}{3}\,\pi \,{\it w_s}\,\left (3\,{r}^{2}-3\,r{\it w_s}+{{\it w_s}}^{2}\right ){\it rho_{\,alu}}\right )*g)
("Auf" = Auftrieb).
Du musst allerdings aufpassen und darfst nicht T_helium = T_luft setzen und T_luft dann verändern, denn das T_helium ist wegen deiner geschlossenen Konstruktion FIX an p_helium gekoppelt bzw kann sich nur zusammen mit p_helium verändern was bedeutet dass sich das in der Wirkung gerade wieder neutralisieren würde. (Liegt an deiner irren Vorgabe)
|
|
|
|
Registrieren
Login
FAQ
Suchen
