Pregunta:
Si la presión dentro y fuera de un globo se equilibra, ¿por qué sale el aire cuando explota?
pnatk
2019-06-09 01:05:21 UTC
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Perdón por la pregunta primitiva, pero cuando inflamos un globo de goma y atamos el extremo, su volumen aumenta hasta que su presión interna es igual a la presión atmosférica.

Pero después de que se obtiene la igualdad, ¿por qué se apaga el aire cuando explotamos el globo?Si hay igualdad de presión, ¿qué causa el flujo de aire?

La presión interna no es igual a la presión externa.Más bien, están lo suficientemente cerca como para que la diferencia se pueda ignorar para la mayoría de los propósitos (como calcular la flotabilidad del globo).
Seguro que te refieres a un globo de goma, no a uno de plástico.
@DavidConrad es cierto que la elasticidad del globo hace que el aire salga.La analogía de una bolsa de basura es mejor para entender esto, como lo menciona Bilkokuya en el comentario de la respuesta más votada.
¿Puede explicar por qué cree que un globo presurizado tiene la misma presión por dentro y por fuera?En particular, suponga que tiene un globo desinflado y amarra el extremo: ¿la presión dentro del globo en ese caso es igual, menor o mayor que la presión del aire, en su concepción de cómo funciona el mundo?
Cuatro respuestas:
tparker
2019-06-09 01:20:21 UTC
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Para un globo inflado y atado, las presiones interna y externa no son iguales.La presión interna es mayor en una cantidad $ 2 \ gamma | H | $ , donde $ \ gamma $ esla tensión superficial del globo inflado y $ H $ es su curvatura media (que es $ - 1 / R $ para una esfera).Esto se llama ecuación de Young-Laplace.

Una vez que el globo se desata y se desinfla, las presiones se igualan y la tensión superficial se vuelve insignificante.

No se han visto muchos globos que sean esféricos ...
@SolarMike Extraño: casi todos los globos que he visto han sido bastante esféricos.
bueno, los globos que he volado y todos los que veo en las fiestas suelen tener un extremo puntiagudo si se atan ...
¡Ciertamente son más esféricas que cualquier vaca que haya visto!
Para los globos no esféricos, la relación entre la curvatura media y las dimensiones es diferente, pero la idea principal permanece.
Un globo no esférico solo puede existir si el material puede soportar un esfuerzo cortante y, por lo tanto, el esfuerzo de tracción puede ser diferente en diferentes puntos y crear diferentes curvaturas.Esa es una de las razones por las que nunca ves pompas de jabón puntiagudas.
Una forma sencilla de demostrarte esto a ti mismo;consigue una bolsa de basura y recoge un montón de aire en ella.Deje que se abra la parte superior; observe que el aire apenas intenta escapar, hasta que empuja los lados.El globo es el mismo, pero siempre empuja desde sus propios lados.
O en lugar de un globo de goma, use uno de mylar.Puede ser especialmente esclarecedor llevar un globo de mylar al aire libre en un día muy frío; probablemente verá que se debilita un poco a medida que el gas del interior se enfría hasta el punto en que su volumen es menor que la capacidad del globo.Entonces realmente tiene ecualización de presión entre el interior y el exterior, o al menos muy cerca.
Bob D
2019-06-09 01:18:56 UTC
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Pero después de que se obtiene la igualdad, ¿por qué sale el aire cuando penetramos en el globo?Si hay igualdad de presión, ¿qué causa el flujo de aire?

Debe tener en cuenta que la tensión elástica de la piel del globo tira hacia adentro.Esto hace que la presión en el globo sea mayor que en su entorno.Dado que hay una diferencia de presión, el aire sale al penetrar la piel derrotando la tensión elástica de la piel del globo.

Piense en lo que sucede cuando infla un globo.Al final, cuando el globo se tensa, se hace más difícil inflarlo hasta que estalle.Claramente, la presión exterior no ha cambiado.La tensión elástica del material del globo ha aumentado, como ocurre cuando estira una banda elástica justo antes de que se rompa.

Espero que esto ayude.

En realidad, la mayoría de los globos que conozco son mucho más difíciles de inflar cuando son pequeños, especialmente en el momento en que pasamos de simplemente desenredar la piel a expandirla, pero este efecto se debe a las propiedades del material del caucho y no es relevante para elefecto cualitativo.
@HagenvonEitzen Sí, a veces el material se pega al principio.
@BobD No, consulte la ecuación en la respuesta de tparker.El globo al principio tiene un radio más pequeño, por lo tanto, una curvatura mayor que requiere una presión más alta al principio.
A medida que un globo se expande, en realidad es más fácil explotar con ciertas diferencias de tamaño.Consulte el [experimento de dos globos] (https://en.wikipedia.org/wiki/Two-balloon_experiment) para ver un ejemplo.Hasta que leí sobre este experimento en SE, nunca había considerado cómo cambia la presión del globo con el radio.https://physics.stackexchange.com/questions/317032/which-balloon-has-the-higher-pressure-and-why/
@JMac Al principio, eso es cierto.Estaba pensando en lo que sucede al final cuando el globo se tensa mucho.Editaré para aclarar.Gracias por tu contribución.
@HagenvonEitzen Si miras a los profesionales (ya sea gente que vende globos normales, o gente que hace animales con globos), verás que comienzan estirando la goma para calentarla y hacerla más flexible, lo que facilita el inflado inicial.Si simplemente comienza a soplar en un globo 'frío', está tratando de hacer ese "calentamiento" inicial con sus pulmones, y el globo también será más rígido y más propenso a estallar.
Fogmeister
2019-06-10 12:30:48 UTC
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hasta que su presión interna sea igual a la presión atmosférica

La inferencia de que el globo no crece (ni se encoge) porque la presión es la misma no es correcta.

El globo no crece porque la fuerza efectiva que empuja el globo hacia afuera desde adentro es la misma que la fuerza efectiva que empuja el globo hacia adentro desde afuera.

La fuerza que empuja hacia afuera se debe a la presión del aire dentro del globo.

Pero la fuerza que intenta colapsar el globo es la presión del aire en el exterior (presión atmosférica) más el potencial elástico del globo que intenta volver a su tamaño y forma originales.

Entonces, para contrarrestar esta fuerza adicional, la presión dentro del globo debe ser mayor que la presión del aire fuera del globo.

Adrian Howard
2019-06-09 07:18:03 UTC
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Soplar un globo es más difícil que simplemente soplar en el aire, porque se necesita una mayor presión de aire para estirar la goma.Una vez que el globo está atado, la goma estirada continúa comprimiendo el aire del interior, por lo que la presión del aire interior permanece más alta que la presión del aire exterior.Desate el globo y la goma estirada exprimirá el aire hasta que se reduzca a su tamaño normal sin estirar.Pegar el globo inflado con una aguja creará un defecto en la goma estirada que hará que se abra y libere la presión del aire interior muy rápido, pop.



Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 4.0 bajo la que se distribuye.
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