Heliumballon wegen

Hoi,

Voor mijn natuurkunde PO moet ik de massa van een heliumballon bepalen, maar ik heb niet echt een idee hoe ik dat zou moeten doen. Ik denk niet dat ik een weegschaal andersom moet houden om m te wegen
Kan iemand mij misschien helpen?

thanks,
Thom

Helium weegt 0,178 gram per liter dus als je weet hoeveel liter er in zit ben je klaar ;s

m= ? * V

m = massa in kg
? = dichtheid (zie BINAS voor precieze dichtheid helium)
V = volume in bijv. m^3 (als ? ook in kg/m^3 is, anders omrekenen)

Dit invullen en je bent er al Je moet wel even rekening houden dat alles overeenkomt qua eenheid

toevoeging op 28 februari 2015, 2331:
Het volume kan je trouwens bijvoorbeeld bepalen door een bak met water te vullen, er een lineaal insteken en dan de ballon onder het water krijgen, en dan (Volume water + ballon) - (Volume water begin) doen.

toevoeging op 28 februari 2015, 2318:
Minder nauwkeurig is het volume van een bol berekenen m.b.v. van een formule, maar hopelijk heb je het volume aan helium gegeven

@Jelle @Anne

Bedankt voor jullie hulp, maar ik onderzoek juist of de dichtheid verandert door de druk in de ballon en daarom moet ik echt de massa bepalen (zonder dus het volume en de dichtheid)

Thom schreef:

@Jelle @Anne

Bedankt voor jullie hulp, maar ik onderzoek juist of de dichtheid verandert door de druk in de ballon en daarom moet ik echt de massa bepalen (zonder dus het volume en de dichtheid)

De gaswet gebruiken dan misschien?

toevoeging op 28 februari 2015, 23:54:58:
Druk is iig afhankelijk van n (aantal mol), V (volume), T (temperatuur) en p (druk) als je daarmee werkt

toevoeging op 1 maart 2015, 00:00:11:
p * V = n * T (*R, maar dit is een constante)
In jou situatie blijft de hoeveelheid gas in mol gelijk, ook T blijft gelijk. Het volume van een ballon kan veranderen en daardoor moet de druk veranderen samen met V gelijk te blijven aan n * T. Mij lijkt het alleen niet logisch dat je op basis hiervan een waarde kan berekenen voor massa.

Wel kan je dus op deze manier beredeneren of de dichtheid/massa groter wordt/gelijk blijft. Wordt de druk groter, dan wordt V kleiner en andersom. Vervolgens kun je de veradering in dichtheid verder beredeneren met de formule m = p * V

Je wilt een bepaling van massa uitvoeren als ik het zo lees, en niet een berekening via bepaling van volume en dichtheid (dichtheid van helium in die ballon kun je helemaal niet weten want het gas staat onder druk).

De massa van de ballon is bekend.

Zou je niet bijvoorbeeld de ballon aan een krachtmeter kunnen hangen en een ijkkromme kunnen opstellen aan de hand van bekende volumes en dichtheden? Weet niet in hoeverre dat mogelijk is maar het is naar een idee...

Zonder formules of dergelijke zal ik zeggen (als natuurkundeleek) hang hem aan een veerunster. Alleen moet je dan denk ik alsnog wel iets doen met de zwaartekracht die de ballon weer naar beneden drukt enzo..

Oh, en deze misschien?

- Ten eerste moet je het volume van die ballon toch bepalen lijkt me, zoals hierboven al is beschreven door middel van een bak met water. Meet het start- en eindvolume van die bak water en voer de nodige berekeningen uit. Je weet nu het volume van de ballon.

- Je berekent de zwaartekracht die de ballon ondervindt aan de hand van de tweede wet van newton met a als de valversnelling en m de massa van de lege ballon (f=mg).

- Wet van Archimedes?

rho is de dichtheid van lucht, g de valversnelling en V het volume dat je al had bepaald. Dan weet je de opwaartse kracht.

De ballon kent twee krachten; de opwaartse kracht uit de wet van archimedes (Fs) en de zwaartekracht (Fz). Als je nu de ballon aan een krachtmeter hangt weet je ook wat de resultante is van de trekkracht van de ballon. Dan volgt uit de derde wet van Newton:

Dat de opwaartse krachten gelijk zijn aan de neerwaartse krachten. De opwaartse kracht is de kracht uit de wet van Archimedes, de neerwaartse krachten zijn de kracht die de krachtmeter geeft en de zwaartekracht.

Je weet nu het volgende:

- Fs (archimedes)
- Ft (trekkracht, krachtmeter)

Wat weet je niet:

- Fz

Uit die derde wet van newton geldt: Fz + Ft = Fs

dus: m*g + Ft = rho*g*V
m + Ft = rho*V
m = rho*v - Ft waarin rho de dichtheid van lucht is.

Tadaa hopelijk heb ik geen fouten gemaakt
aanvulling: als het goed is kun je zo in zekere zin de massa van de ballon bepalen zonder dat je je bemoeit met de dichtheid van het gas in de ballon want dit is gewoon een onbekende die je niet kunt weten. Hopelijk is deze redenatie een beetje duidelijk en heb je er zo wat aan...

Oja, voor een krachtmeter: vraag je TOA.

toevoeging op 1 maart 2015, 16:46:41:
Edit: ik vraag me nu of af die Archimedeskracht wel klopt aangezien die helemaal geen rekening houdt met de dichtheid van het voorwerp zelf, en als er bijvoorbeeld een zwaar gas in de ballon zou zitten zou de kracht kleiner zijn. Die formule klopt dus waarschijnlijk niet.

Wat ik dan denk dat je moet doen is die hele kracht weglaten, maar hoe je de opwaartse kracht dan precies berekent weet ik ook niet...

Bedankt voor jullie hulp, ik zal kijken wat ik ermee kan

Zorg voor een grote bak die vacuüm kan. Zet er een weegschaal in en die ballon. Trek m vacuüm en je weet het gewicht?