Công cụ này dùng để làm gì
Công Cụ Tính Số Bóng Bay Heli giúp bạn ước lượng cần bao nhiêu quả bóng bơm heli để nâng một vật có khối lượng cho trước — một món đồ trang trí tiệc, một bộ máy quay nhỏ, hay đơn giản chỉ để thỏa mãn trí tò mò. Công cụ dựa trên nguyên lý lực đẩy Archimedes: quả bóng bay lên được là vì khí heli bên trong nhẹ hơn lượng không khí mà nó chiếm chỗ.
Cách sử dụng
Hãy nhập khối lượng vật cần nâng (tính bằng gam), đường kính của quả bóng (tính bằng cm), cùng với mật độ của không khí và heli (tính bằng gam trên lít). Công cụ sẽ tính ra thể tích quả bóng, lực nâng thực mà mỗi quả tạo ra, rồi làm tròn tổng số bóng lên số nguyên gần nhất (bạn không thể bơm một quả bóng "lẻ" được).
Giải thích công thức
Một quả bóng hình cầu có đường kính d sẽ có thể tích \(V = \frac{4}{3}\cdot\pi\cdot r^{3}\), trong đó \(r = d/2\). Đổi từ cm³ sang lít (chia cho 1000) ta được thể tích tính theo lít. Mỗi lít không khí bị chiếm chỗ nặng khoảng 1,225 g, trong khi một lít heli chỉ nặng khoảng 0,1786 g, nên lực nâng thực trên mỗi lít chính là hiệu của chúng, vào khoảng 1,046 g/L. Nhân giá trị này với thể tích quả bóng sẽ ra lực nâng của một quả, sau đó lấy khối lượng chia cho lực nâng đó:
$$N = \left\lceil \frac{\text{khối lượng}}{V \cdot \left(\rho_{\text{không khí}} - \rho_{\text{He}}\right)} \right\rceil$$
Ví dụ minh họa
Với quả bóng đường kính 28 cm: \(r = 14\) cm, $$V = \frac{4}{3}\cdot\pi\cdot 14^{3} \approx 11{.}494\ \text{cm}^3 \approx 11{,}49\ \text{L}.$$ Lực nâng thực trên mỗi lít \(= 1{,}225 - 0{,}1786 = 1{,}0464\ \text{g/L}\), vậy mỗi quả bóng nâng được \(\approx 12{,}03\) g. Để nâng 100 g bạn cần \(100 \div 12{,}03 \approx 8{,}3\), làm tròn lên thành 9 quả bóng.
Câu hỏi thường gặp
Trọng lượng của bản thân quả bóng có ảnh hưởng không? Có chứ — lớp cao su hoặc màng nhôm dày cùng sợi dây buộc đều làm giảm lực nâng thực. Để chính xác hơn, hãy cộng khối lượng của chúng vào khối lượng vật bạn muốn nâng.
Tại sao lại dùng 1,225 g/L cho không khí? Đó là mật độ không khí tiêu chuẩn ở mực nước biển và nhiệt độ 15 °C. Lên cao hơn hoặc trời nóng hơn sẽ làm mật độ giảm, kéo theo lực nâng giảm.
Kết quả có chính xác tuyệt đối không? Đây là ước lượng vật lý khá sát thực tế; những yếu tố như độ giãn của bóng, rò rỉ khí và độ ẩm có thể gây chênh lệch nhỏ.
