Balonul cu aer cald este un aparat de zbor. Este - de obicei - de forma sferica, are o deschidere in partea de jos si de el este agățata o "nacela" - un fel de cutie fara capac in care se afla pasagerii si arzătorul ( plus buteliile de gaz lichefiat) ce produce căldura.
Sa presupunem ca avem un balon cu un volum de 2 000 metri cubi ( nu stiu datele tehnice reale ale baloanelor comerciale, doar incercam sa lamurim cum functioneaza).
Legea lui Arhimede spune ca un corp scufundat intr-un fluid este impins de jos in sus cu o forta egala cu greutatea volumului de fluid dezlocuit.
Balonul are un volum de 2000 m³, deci va dezlocui 2000 m³ de aer. Greutatea aerului dezlocuit este G = masa x g
g = 10 N/m², masa aer = densitate aer exterior x volum
la 20 ° Celsius, aerul are densitatea de 1,2 kg / m³
masa de aer dezlocuit = 1,2 kg /m³ x 2000 m³ = 2400 kg
greutatea V dezlocuit = G = masa x g = 2400 kg x 10 N/kg = 24 000 N
Balonul va fi impins de jos in sus de aceasta forta de 24 000 N, careia i se va opune greutatea aerului din balon
In interiorul balonului se afla aer incalzit, care va avea o densitate mai mica decat a celui exterior.
Greutatea aerului din interior este G= masa de aer captiv x g,
masa de aer din balon = volum x densitate
la 100° C, densitatea aerului este 0,946 kg/ m³
masa de aer captiv = 2000 m³ x 0,946 kg/m³ = 1892 kg
greutatea acestuia = masa x g = 1892 kg x 10 N/kg = 18 920 N
aerul din exterior va exercita o forta de 24 000 Newtoni asupra balonului, aerul din interior va avea o greutate de 18 920 Newtoni
Diferenta dintre cele doua forte = 24 000 N - 18 920 N = 5080 N, determina balonul sa se inalte. Evident, in realitate mai trebuie sa scadem greutatea invelisului, a nacelei, a arzatorului si a echipajului si daca obtinem o valoare mai mare decat zero, balonul se va ridica de la sol -
[Cresterea volumului balonului si a temperaturii aerului din interior va produce o forta ascensionala mai mare. ]
