เครื่องคำนวณแรงยกลูกโป่งฮีเลียม

ยินดีต้อนรับสู่ เครื่องคำนวณแรงยกลูกโป่งฮีเลียม เครื่องมือเพื่อความบันเทิงและการศึกษาที่ใช้ หลักการลอยตัวของอาร์คิมิดีส เพื่อคำนวณว่าคุณต้องใช้ลูกโป่งฮีเลียมจำนวนเท่าใดในการยกวัตถุต่างๆ ตั้งแต่สมาร์ทโฟนไปจนถึงบ้าน (ใช่แล้ว เหมือนในหนังเรื่อง Up!) เลือกจากลูกโป่ง 6 ประเภท ปรับระดับความสูง และค้นพบข้อเท็จจริงที่น่าสนใจเกี่ยวกับฟิสิกส์ของการลอยตัว

หลักการทำงานของแรงยกลูกโป่งฮีเลียม

ลูกโป่งฮีเลียมลอยได้เพราะก๊าซฮีเลียมเบากว่าอากาศรอบข้าง แรงลอยตัวบนลูกโป่งเท่ากับน้ำหนักของอากาศที่ถูกแทนที่ (หลักการของอาร์คิมิดีส) ลบด้วยน้ำหนักของก๊าซฮีเลียมและตัวลูกโป่งเอง สำหรับลูกโป่งลาเท็กซ์ขนาดมาตรฐาน 11 นิ้ว:

ประเภทลูกโป่งและความสามารถในการยก

สถานการณ์ที่น่าสนใจ

• ยกสมาร์ทโฟน (200 กรัม) — ใช้ลูกโป่งมาตรฐานประมาณ 15 ลูก เป็นช่อเล็กๆ!
• ยกแมว (4.5 กก.) — ใช้ลูกโป่งประมาณ 322 ลูก โปรดอย่าลองทำที่บ้าน
• ยกคน (70 กก.) — ใช้ลูกโป่งประมาณ 5,000 ลูก นั่นคือฮีเลียมปริมาณมหาศาล
• ยกรถ (1,500 กก.) — ใช้ลูกโป่งประมาณ 107,143 ลูก คุณคงต้องใช้โกดังเก็บเลยทีเดียว
• ยกบ้าน (50,000 กก.) — ใช้ลูกโป่งประมาณ 3.6 ล้านลูก ในภาพยนตร์ Up แสดงไว้ ~20,622 ลูก แต่ในทางฟิสิกส์จริงต้องการมากกว่านั้นมาก!

ระดับความสูงส่งผลต่อแรงยกลูกโป่งอย่างไร

เมื่อคุณขึ้นไปสูงขึ้น อากาศจะเบาบางลง เนื่องจากแรงลอยตัวขึ้นอยู่กับความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างอากาศและฮีเลียม อากาศที่เบาบางลงจึงหมายถึงแรงยกต่อลูกโป่งที่น้อยลง เครื่องคำนวณนี้ใช้สูตรความกดอากาศเพื่อประมาณการลดลงของความหนาแน่น:

• ระดับน้ำทะเล (0 ม.) — แรงยก 100%
• 500 ม. — แรงยก ~94%
• 1,000 ม. — แรงยก ~89%
• 2,000 ม. — แรงยก ~79%
• 3,000 ม. — แรงยก ~70%

วิธีใช้เครื่องคำนวณนี้

1. ใส่น้ำหนัก — พิมพ์น้ำหนักของวัตถุที่คุณต้องการยก หรือเลือกจากค่าที่ตั้งไว้ (คน, รถ, บ้าน, สุนัข)
2. เลือกหน่วย — เลือก กิโลกรัม, ปอนด์, กรัม หรือออนซ์
3. เลือกประเภทลูกโป่ง — คลิกที่การ์ดลูกโป่งทั้ง 6 ประเภทเพื่อเปรียบเทียบ
4. ปรับระดับความสูง (ไม่บังคับ) — หากคุณอยู่ในพื้นที่สูง ให้เลือกความสูงโดยประมาณของคุณ
5. ดูผลลัพธ์ — ดูจำนวนลูกโป่ง, ประมาณการราคา, ปริมาณฮีเลียม, เวลาในการสูบ และการเปรียบเทียบขนาดที่สนุกสนาน

คำถามที่พบบ่อย

ต้องใช้ลูกโป่งฮีเลียมกี่ลูกถึงจะยกคนได้?

สำหรับคนที่มีน้ำหนัก 70 กก. (154 ปอนด์) คุณจะต้องใช้ลูกโป่งลาเท็กซ์ฮีเลียมขนาดมาตรฐาน 11 นิ้ว ประมาณ 5,000 ลูก โดยแต่ละลูกจะให้แรงยกสุทธิประมาณ 14 กรัม จำนวนที่แน่นอนจะแตกต่างกันไปตามขนาดของลูกโป่ง ระดับความสูง และสภาพแวดล้อม

ลูกโป่งฮีเลียมหนึ่งลูกยกน้ำหนักได้เท่าไหร่?

ลูกโป่งลาเท็กซ์ฮีเลียมขนาดมาตรฐาน 11 นิ้ว สามารถยกน้ำหนักได้ประมาณ 14 กรัม (0.5 ออนซ์) ลูกโป่งขนาดใหญ่จะยกได้มากกว่า: ขนาด 14 นิ้ว ยกได้ ~25 กรัม, ขนาดจัมโบ้ 17 นิ้ว ยกได้ ~40 กรัม และบอลลูนตรวจอากาศขนาด 6 ฟุต สามารถยกได้ ~1.4 กก. (3 ปอนด์)

ระดับความสูงส่งผลต่อแรงยกลูกโป่งอย่างไร?

เมื่อระดับความสูงเพิ่มขึ้น ความหนาแน่นของอากาศจะลดลง ซึ่งจะช่วยลดแรงลอยตัวที่กระทำต่อลูกโป่ง ที่ระดับความสูง 1,000 เมตร แรงยกจะลดลงประมาณ 12% ที่ระดับ 3,000 เมตร แรงยกจะลดลงประมาณ 26% เครื่องคำนวณนี้จะคำนวณระดับความสูงโดยใช้สูตรความกดอากาศ

เราสามารถใช้ลูกโป่งยกบ้านได้จริงๆ เหมือนในภาพยนตร์เรื่อง Up หรือไม่?

ในทางทฤษฎีคือได้ แต่ต้องใช้ลูกโป่งจำนวนมหาศาล บ้านทั่วไปมีน้ำหนักประมาณ 50,000 กก. (110,000 ปอนด์) ซึ่งต้องใช้ลูกโป่งฮีเลียมมาตรฐานประมาณ 3.6 ล้านลูก ในภาพยนตร์ Up ประมาณการไว้ที่ 20,622 ลูก ซึ่งถือว่าน้อยเกินไปมากในทางฟิสิกส์จริง

แรงยกลูกโป่งคำนวณอย่างไร?

แรงยกลูกโป่งอิงตามหลักการลอยตัวของอาร์คิมิดีส: แรงยกขึ้นเท่ากับน้ำหนักของอากาศที่ถูกแทนที่ลบด้วยน้ำหนักของฮีเลียมและวัสดุของลูกโป่ง สำหรับลูกโป่งขนาดมาตรฐาน 11 นิ้ว แรงยกสุทธินี้จะอยู่ที่ประมาณ 14 กรัม จำนวนลูกโป่งคือ: balloons = ⌈น้ำหนักวัตถุ ÷ แรงยกต่อลูกโป่ง⌉

แหล่งข้อมูลเพิ่มเติม

• Wikipedia — หลักการของอาร์คิมิดีส
• Wikipedia — คุณสมบัติของฮีเลียม
• Wikipedia — คลัสเตอร์บอลลูนนิ่ง (Cluster Ballooning)