Hoe reken ik uit hoe hoog een helium ballon komt?

30 km

licht je wel even schiphol in?

o, de opwaartse kracht is gelijk aan de massa van de verplaatste lucht door de ballon (V_ballon * rho_lucht) minus de massa van de ballon met helium (V_ballon * rho_helium). maar ja de dichtheden veranderen uiteraard oiv de druk. en neem je een ballon met een constant volume? of eentje die uitzet?

Daar kun je een mooi model mee maken met bijv. Modellus

Dat is een programma om natuurkundige modellen mee te maken
Willekeurig googlevoorbeeldje:

3200 liter helium dus...

andere mensen met hetzelfde idee:
http://www.wetenschapsforum.nl/index.php?showtopic=2658
http://www.luchtfoto-multiflight.com/
http://www.zeppeloon.nl/zeppeloon/luchtfotografie.htm
http://www.neoweb.nl/forum2/index.php?topic=1968.msg8653
http://vakman.weeronline.com/daten/profi/nl/temps/temps_info.html

Je ballon heeft zijn piekhoogte bereikt op het moment dat de drijvende kracht even groot is als de zwaartekracht.
Als je ballon niet rekbaar is weet je heel makkelijk het volume van de ballon. Als je die vult met helium op atmosferische druk (meer is zowel niet nodig als niet handig) weet je hoeveel kg helium er in zit en wat het volume is. Met het volume weet je hoeveel lucht je verdringt.

De tilcapaciteit van je ballon is ten allen tijde EXACT gelijk aan het volume lucht dat je verplaatst keer het verschil in dichtheid tussen helium in de ballon en lucht buiten de ballon.
(Ftil=Ballonvolume x (luchtdh - heliumdh)

Wat er gebeurt bij het stijgen is het volgende: De luchtdichtheid om de ballon neemt af, maar de helium dichtheid in de ballon blijft constant (want de ballon is niet rekbaar).
Het punt waarop de ballon blijft hangen is het punt waarop de tilkracht (zie boven) gelijk is aan de zwaartekracht. (Ftil =m x g). Neem in de M ook de massa van de ballon mee.

Met deze twee formules kun je uitrekenen bij welke luchtdichtheid de ballon blijft hangen. Vervolgens kun je opzoeken op welke hoogte de lucht die dichtheid heeft en daaruit rolt je piekhoogte.
Hoogstwaarschijnlijk is de dichtheid gewoon lineair afhankelijk van de hoogte (het is in elk geval een heel goede benadering als je weersinvloeden even vergeet). Waarschijnlijk is de dichtheid iets van:
Dichtheid=dichtheid op NAP - luchtdichtheid x hoogte x g.
Even alles behalve de hoogte naar een kant werken en je hebt je hoogte te pakken.

Nu ik er aan denk: Bij nader inzien zou ik de ballon niet volledig vullen voor je hem op laat. Als je hem precies zo ver vult dat hij net een beetje vlot omhoog wil komt hij hoger. Naarmate de luchtdruk rond de ballon afneemt krijgt de helium meer ruimte om uit te zetten en komt het punt waarop de ballon precies vol is op een veel hoger punt te liggen dan NAP.

[ Bericht 10% gewijzigd door TR08 op 26-08-2007 16:32:49 (extra ideetje) ]

knup er een heeeeeeeeel lang touw aan.... meten is weten, fuck de berekeningen

quote:

Op zondag 26 augustus 2007 16:48 schreef Gobo het volgende:
knup er een heeeeeeeeel lang touw aan.... meten is weten, fuck de berekeningen

quote:

Op zondag 26 augustus 2007 16:48 schreef Gobo het volgende:
knup er een heeeeeeeeel lang touw aan.... meten is weten, fuck de berekeningen

Je vergeet dan wel even dat de ballon minder hoog komt door het gewicht van het touw. Ooit 10km vliegertouw gewogen?

quote:

Op zondag 26 augustus 2007 17:07 schreef TR08 het volgende:

[..]

Je vergeet dan wel even dat de ballon minder hoog komt door het gewicht van het touw. Ooit 10km vliegertouw gewogen?

visdraad?

ook 10km visdraad is best zwaar

Ik denk dat je een ballon met een doorsnede van min. 2.48m nodig hebt, touw niet meegerekend...
Wil je touw er ook nog bij wegen, dan zit je al snel aan een ballon met doorsneden van min. 3.50 te denken neem ik aan

quote:

Op zondag 26 augustus 2007 17:19 schreef Curri het volgende:
ook 10km visdraad is best zwaar

Ik denk dat je een ballon met een doorsnede van min. 2.48m nodig hebt, touw niet meegerekend...
Wil je touw er ook nog bij wegen, dan zit je al snel aan een ballon met doorsneden van min. 3.50 te denken neem ik aan

hmm, daarbij zet de ballon niet uit naar mate die hoger komt ?
in het leger werkte we met waterstof ballonen (denk +/- 1.50 - 2.00 meter doorsnede) voor meteo en die dingen zetten behoorlijk uit naarmate die hoger kwam

De totale kracht naar beneden uitrekenen ( F=m*g), en de opwaartse kracht uitrekenen door het dichtheidsverschil van lucht en Helium. Het verschil daartussen is je resulterende kracht omhoog. Dan moet je nog ff weten hoeveel Helium er ontsnapt uit je ballon enzo, en als ie heel hoog komt moet je verschillende luchtlagen in je berekening meenemen

Je kunt bij een gegeven hoogte de benodigde resulterende kracht uitrekenen, en dit is via het dichtheidsverschil verbonden met het benodigde volume van je ballon.

Je neemt gewoon een zo groot mogelijke ballon
Het toestel dat er aan hangt meet de hoogte, op de gewenste hoogte knipt de sluiter en laat je de ballon leeglopen.
Ga je dan ook naar oost Siberie om hem even op te halen?

tvp

quote:

Op zondag 26 augustus 2007 18:03 schreef Haushofer het volgende: Dan moet je nog ff weten hoeveel Helium er ontsnapt uit je ballon enzo, en als ie heel hoog komt moet je verschillende luchtlagen in je berekening meenemen

Ware het niet dat de druk me minstens zo belangrijker lijkt voor de maximale hoogte dan de lekke ballon; na 1 kilometer is de luchtdruk al met zo'n 100 hPa (10%) gezakt.
Als we uitgaan van een luchtdichte ballon die netjes elastisch is en je vult hem met Helium, nemen we volgens mij gewoon de hoogte waar de dichtheid van de omringende lucht net zo hoog is als die van helium. Als we daar een beetje mee schmieren en de invloed van de afnemende temperatuur op de dichtheid van helium verwaarlozen, kom je zo'n beetje uit op een kilometer of 10. Da's dus een stuk lager dan je gewenste 30: Dat kan je lijkt me niet halen met een heliumballon.

quote:

Op maandag 27 augustus 2007 01:04 schreef thijsdetweede het volgende:

[..]
-verhaal-
Als we daar een beetje mee schmieren en de invloed van de afnemende temperatuur op de dichtheid van helium verwaarlozen, kom je zo'n beetje uit op een kilometer of 10. Da's dus een stuk lager dan je gewenste 30: Dat kan je lijkt me niet halen met een heliumballon.

Hoe kom jij op 10km? Neem je bij je elastische ballon ook mee dat naarmate hij uitrekt de helium tov de omringende lucht meer gecomprimeerd wordt?

Ik vergeet mijn fysica, geloof ik. Naar mate de kamer groter wordt, neemt de dichtheid van het helium toe, zeg je dat nou? Leg eens uit?
Ik weet dat ik natte vinger bezig ben geweest, maar volgens mij is je evenwichtshoogte gewoon het moment dat de dichtheid binnen en buiten de ballon gelijk is. En het volume van de ballon is hier vrijwel uitsluitend afhankelijk van de luchtdruk, volgens mij.

In termen van Archimedes: Zoek de hoogte waar de dichtheid van lucht dusdanig is dat de opwaartse kracht geleverd door de verplaatste lucht gelijk is aan de zwaartekracht werkend op de ballon.

quote:

Op maandag 27 augustus 2007 09:52 schreef thijsdetweede het volgende:
Ik vergeet mijn fysica, geloof ik. Naar mate de kamer groter wordt, neemt de dichtheid van het helium toe, zeg je dat nou? Leg eens uit?
Ik weet dat ik natte vinger bezig ben geweest, maar volgens mij is je evenwichtshoogte gewoon het moment dat de dichtheid binnen en buiten de ballon gelijk is. En het volume van de ballon is hier vrijwel uitsluitend afhankelijk van de luchtdruk, volgens mij.

In termen van Archimedes: Zoek de hoogte waar de dichtheid van lucht dusdanig is dat de opwaartse kracht geleverd door de verplaatste lucht gelijk is aan de zwaartekracht werkend op de ballon.

Waar hij op doelde was w.s. het vullen: als je dan je ballon laat groeien, neemt de dichtheid van helium toe. En je moet dus weten wat de kracht is die de ballon op het gas uitoefent.

quote:

Op maandag 27 augustus 2007 09:52 schreef thijsdetweede het volgende:
Ik vergeet mijn fysica, geloof ik. Naar mate de kamer groter wordt, neemt de dichtheid van het helium toe, zeg je dat nou? Leg eens uit? -knip-

Het gaat om het verschil in dichtheid van de helium in de ballon en de lucht erbuiten.

Naarmate je stijgt neemt de luchtdichtheid af. Daardoor rekt de ballon. Doordat de ballon rekt gaat deze meer kracht op de helium uitoefenen. Wat daardoor gebeurt is dat het dichtheidsverschil tussen helium in de ballon en lucht buiten de ballon kleiner wordt. Daar doelde ik op.
Door het afnemende dichtheidsverschil neemt je stijgkracht af.