Решён
Что будет с шариком с гелием в невесомости?

Никола Т. • Физика •
3.7k
5

Спор с другом. Представим что надутый гелиевый шарик находится внутри космической станции в условиях невесомости (типа МКС).

Что будет с шариком с гелием в невесомости? Будет ли он "плавать" в центре помещения, прилипнет к потолку, упадет на пол?

Друг утверждает что шарик все равно будет стремиться вверх "потому что гелий легче воздуха". Я считаю что в невесомости понятия "вверх" нет и шарик просто зависнет где его оставили.

Кто прав?

ГелийКосмосМКСНевесомостьФизика

5 ответов

Лучшие Новые Старые
Решение
105
Участник • 6 ответов

Ты прав.

В невесомости нет архимедовой силы в привычном понимании, потому что нет гравитационного разделения сред по плотности.

На Земле гелиевый шарик взлетает потому что:

  1. Воздух под действием гравитации создает градиент давления (внизу давление выше)
  2. Выталкивающая сила действует на шарик снизу вверх
  3. Эта сила больше веса шарика - он всплывает

В невесомости:

  • Нет градиента давления
  • Нет выделенного направления "вверх-вниз"
  • Архимедова сила равна нулю

Шарик останется там где его оставили (с учетом небольшого дрейфа от конвекционных потоков воздуха из систем вентиляции).

Есть видео эксперимента с МКС, где космонавты это демонстрируют.

Аватар Никола Т.
Никола Т. Автор

Отличное объяснение, спасибо! Покажу другу, пусть признает поражение

34
Участник • 8 ответов

Дополню физику.

Если быть совсем точным - на МКС все же есть остаточная гравитация (микрогравитация, ~10⁻⁶ g). Станция находится на высоте 400 км, где гравитация составляет примерно 90% от земной.

"Невесомость" создается тем что станция постоянно падает, находясь на орбите. Это состояние свободного падения.

При микрогравитации слабые градиенты давления все же есть, но настолько малы что практически не влияют на положение шарика. Гораздо сильнее влияет движение воздуха от систем жизнеобеспечения.

Так что в первом приближении ответ "зависнет на месте" верен.

51
Участник • 1 ответ

https://www.youtube.com/watch?v=5C5_dOEyAfk

Вот видео где астронавт NASA проводит этот эксперимент на МКС. Шарик с гелием действительно просто висит в воздухе, не стремясь никуда.

Лучше один раз увидеть чем сто раз прочитать.

0
Эксперт • 6 ответов

а если шарик надуть очень сильно он же может лопнуть в космосе от перепада давления?? или на мкс давление нормальное как на земле

Аватар Андрей М.
Андрей М.

На МКС поддерживается нормальное атмосферное давление (около 1 атм), так что шарик не лопнет

25
Участник • 3 ответа

Интересный факт: этот же эксперимент проводили в самолете который летит по параболической траектории (создает кратковременную невесомость на 20-30 секунд).

Поведение шарика с гелием и обычного шарика с воздухом было идентичным - оба просто висели в воздухе. На Земле гелиевый взлетает к потолку, воздушный падает на пол. В невесомости - оба ведут себя одинаково.

Это наглядно показывает что "легкость" гелия проявляется только в гравитационном поле.

Написать ответ

Визуальный редактор (WYSIWYG)
Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Или войдите в систему
Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.