ما هي حاسبة رفع بالونات الهيليوم؟
تقدّر هذه الحاسبة عدد البالونات المملوءة بالهيليوم التي تحتاجها لرفع وزن محدد. وتعتمد في عملها على مبدأ أرخميدس للطفو: يطفو البالون لأن الهيليوم والمطاط بداخله أخف وزنًا من الهواء الذي يزيحانه. وتساوي قوة الرفع الصافية لكل بالون حجمه مضروبًا في الفرق بين كثافة الهواء وكثافة الهيليوم.
كيفية الاستخدام
أدخل الوزن الذي ترغب في رفعه بالجرام، وقطر البالون الواحد بعد نفخه بالسنتيمتر، ويمكنك اختياريًا تعديل كثافة الهواء والهيليوم. تستخدم القيم الافتراضية كثافة الهواء القياسية عند مستوى سطح البحر (1.225 كجم/م³) وكثافة الهيليوم (0.1786 كجم/م³). وتُظهر لك الأداة قوة الرفع التي ينتجها بالون واحد، وحجمه باللتر، والعدد الصحيح من البالونات المطلوب.
شرح المعادلة
البالون الكروي ذو القطر d يكون نصف قطره \(r = d/2\) وحجمه \(V = \frac{4}{3}\cdot\pi\cdot r^{3}\). وتُحسب قوة الرفع التي يولّدها بالمعادلة \(L = V \times (\rho_{\text{الهواء}} - \rho_{\text{الهيليوم}})\)، وهي تمثّل الكتلة التي يستطيع حملها. وبقسمة الوزن المستهدف على قوة الرفع هذه ثم التقريب لأعلى نحصل على عدد البالونات:
$$N = \left\lceil \frac{\text{Weight (g)}}{1000 \cdot V \cdot \left(\rho_{\text{air}} - \rho_{\text{He}}\right)} \right\rceil$$لاحظ أن هذه الحسبة تتجاهل وزن مادة البالون نفسها، لذا فإن العدد الفعلي في الواقع يكون أعلى بقليل.
مثال تطبيقي
البالون الاعتيادي المستخدم في الحفلات بقطر 28 سم يبلغ نصف قطره 0.14 م وحجمه نحو 0.01149 م³ (11.49 لترًا). وبما أن \(\rho_{\text{الهواء}} - \rho_{\text{الهيليوم}} = 1.225 - 0.1786 = 1.0464\) كجم/م³، فإن كل بالون يرفع نحو 0.01202 كجم، أي ما يقارب 12 جرامًا. ولرفع جسم وزنه 100 جرام ستحتاج إلى \(\left\lceil 100 / 12.02 \right\rceil = 9\) بالونات.
الأسئلة الشائعة
لماذا يُقرَّب الناتج لأعلى؟ لا يمكنك استخدام جزء من بالون، لذا يُقرَّب الناتج دائمًا إلى البالون الكامل التالي.
هل تأخذ الحسبة وزن البالون نفسه في الاعتبار؟ لا — فالحساب يعتمد على قوة الطفو الصافية فقط. وزن بالونات اللاتكس بضعة جرامات لكل بالون، لذا من الأفضل عمليًا إضافة هامش أمان بسيط.
هل يمكنني استخدامها مع البالونات المعدنية أو الكبيرة؟ نعم، ما عليك سوى تغيير القطر. أما بالنسبة للبالونات غير الكروية، فاعتبر القطر مساويًا لحجم الكرة المكافئة.
