Công cụ tính số bóng bay heli là gì?
Công cụ này ước tính số quả bóng bay bơm khí heli mà bạn cần để nâng một vật có trọng lượng nhất định. Nguyên lý hoạt động dựa trên định luật lực đẩy Archimedes: một quả bóng bay lơ lửng được là vì khí heli và lớp vỏ cao su bên trong nhẹ hơn khối không khí mà nó chiếm chỗ. Lực nâng thực của mỗi quả bóng bằng thể tích của nó nhân với chênh lệch giữa khối lượng riêng của không khí và của khí heli.
Cách sử dụng
Bạn nhập trọng lượng cần nâng (tính bằng gam), đường kính một quả bóng đã bơm căng (tính bằng centimét), và (tùy chọn) có thể điều chỉnh khối lượng riêng của không khí và heli. Giá trị mặc định dùng khối lượng riêng tiêu chuẩn của không khí ở mực nước biển (1,225 kg/m³) và của khí heli (0,1786 kg/m³). Công cụ sẽ cho biết lực nâng của một quả bóng, thể tích của nó tính bằng lít, và số bóng nguyên cần thiết.
Giải thích công thức
Một quả bóng hình cầu có đường kính d sẽ có bán kính \(r = d/2\) và thể tích \(V = \tfrac{4}{3}\pi r^{3}\). Lực nâng nó tạo ra là
$$L = V \times \left(\rho_{\text{không khí}} - \rho_{\text{He}}\right)$$tương ứng với khối lượng mà nó có thể đỡ. Lấy trọng lượng cần nâng chia cho lực nâng này rồi làm tròn lên, ta được số bóng:
$$n = \left\lceil \frac{W}{L} \right\rceil$$Lưu ý rằng công thức này bỏ qua trọng lượng của chính lớp vỏ bóng, nên trên thực tế số bóng cần dùng sẽ nhỉnh hơn một chút.
Ví dụ minh họa
Một quả bóng bay tiệc tùng cỡ phổ biến 28 cm có bán kính 0,14 m và thể tích khoảng 0,01149 m³ (11,49 lít). Với \(\rho_{\text{không khí}} - \rho_{\text{He}} = 1{,}225 - 0{,}1786 = 1{,}0464 \ \text{kg/m}^3\), mỗi quả bóng nâng được khoảng 0,01202 kg, tức chừng 12 g. Để nâng một vật nặng 100 g, bạn sẽ cần \(\left\lceil 100 / 12{,}02 \right\rceil = 9\) quả bóng.
Câu hỏi thường gặp
Vì sao kết quả lại làm tròn lên? Bạn không thể dùng một phần lẻ của quả bóng, nên kết quả luôn được làm tròn lên thành số bóng nguyên gần nhất.
Công cụ có tính cả trọng lượng vỏ bóng không? Không — phép tính chỉ dùng lực đẩy thuần túy. Bóng latex mỗi quả nặng vài gam, vì vậy trên thực tế bạn nên cộng thêm một khoảng dư an toàn nhỏ.
Tôi có thể dùng cho bóng kim loại (foil) hoặc bóng cỡ lớn không? Được chứ, chỉ cần thay đổi đường kính. Với bóng không có dạng hình cầu, hãy coi đường kính như kích thước của một quả cầu tương đương.
