Давление в воздушном шарике

[dp]

С сыном делали эксперимент по определению давления в воздушном шарике - физика 7 класс.
Надули шарик почти полностью, намазали его с одной стороны краской, поставили его краской на бумагу и сверху на шарик поставили кастрюлю с водой известной массы.
Шарик оставил пятно. Измерили площадь пятна. Поделили силу с которой давит кастрюля с водой на площадь пятна - получили давление в шарике в момент когда на нём стоит кастрюля с водой.
Получилось как надо - 0.03атм
Но без кастрюли-то в шарике меньше давление (ведь если поставить слишком тяжелую кастрюлю, то шарик лопнет). Можно ли как-то вычислить давление в шарике без нагрузки?
Втавить в шарик манометр не интересно.

Можно наверное ставить кастрюли разной массы и получить прямую/кривую - если продолжить которую то точки где масса груза будет равна нулю, то получим чисто давление в шарике без груза.
А с одним грузом можно?

[Skeptic]

Проводите несколько экспериментов, наливая в кастрюлю разное количество воды. По результатам измерений строите график зависимости давления воздуха в шарике от веса кастрюли с водой. При весе кастрюли равном $0$ получаете искомый результат.

[iifat]

А что это такое — почти полностью? Пока почти не лопнул? Или — пока оболочка почти не начала растягиваться? В последнем-то случае, как понимаю, одна атмосфера.

[Xey]

Можно вставить один шарик в другой и надуть внутренний до того же размера.
В двойном давление будет вдвое больше, чем в одинарном .

[dp]

Skeptic в сообщении #1182450 писал(а):

Проводите несколько экспериментов, наливая в кастрюлю разное количество воды.

Да, это вроде выход, но хочется понять можно или нельзя с одного раза.Просто Вы написали коментарий в то время когда я редактировал основное сообщение.

Xey в сообщении #1182456 писал(а):

Можно вставить один шарик в другой .

Да, с шариками можно делать массу забавных вещей, но не понимаю как мне это поможет понять какое там давление в атмосферах.

[Munin]

Сейчас есть очень чувствительные кухонные весы, с точностью до грамма и до десятой грамма. можно использовать их, чтобы знать силу. Чтобы знать площадь - можно подложить между шариком и весами спичечный коробок - у него известна площадь.

[profrotter]

Тема перемещена из форума «Физика» в форум «Помогите решить / разобраться (Ф)»
Причина переноса: в подходящий раздел.

[levtsn]

А равна ли сила действия через коробок силе давления на верх коробка? Там играют силы натяжения. Если ткнуть в шарик карандашем, легко можно получит силу 1 кг, но в шарике явно не несколько атмосфер давления.

[dp]

levtsn в сообщении #1182499 писал(а):

А равна ли сила действия через коробок силе давления на верх коробка? Там играют силы натяжения. Если ткнуть в шарик карандашем, легко можно получит силу 1 кг, но в шарике явно не несколько атмосфер давления.

Куда-то все уходит в сторону.
* Нельзя тыкнуть шарик карандашом с силой 10H. Он лопнет гораздо раньше.
* Я написал что кастрюля с водой известной массы - да, у меня есть точные кухонные весы.
* Зачем тут коробок? Я уже точно померял площадь которой шарик давит на поверхность стола.

Делением F/S я получил давление в шарике, оно получилось 0.03атм. Ясно, что без кастрюли давление в шарике будет чуть меньше. Так как увеличение натяжения стенок шарика от поставленной сверху кастрюли массой 3кг не сильно заметно. Вот я и хочу понять можно ли как-то из данных условий понять насколько поставленная сверху кастрюля увеличивает исходное давление в шарике.

[kavict]

Эта задача похожа на задачу про избыточное давление в капле жидкости от действия поверхностного натяжения. Там это избыточное давление равно, согласно формуле Лапласа, произведению поверхностного натяжения на среднюю кривизну поверхности.

Если приближенно принять, что натяжение резины одинаково, когда на шарике стоит груз и когда он свободен, то отношение избыточных давлений в этих состояниях равно отношению средних кривизн поверности свободного шарика и поверхности, которая выпирает под кастрюлей.

Тут, конечно, сложность - нужно эту кривизну измерить, а натяжение резины, скорее всего, растет с ростом нагрузки.

[levtsn]

Давление увеличивается за счет сокращения обьема. Количество воздуха и температура постоянны. Конечно шарик немного раздует от избытка давления, можно попробовать измерить это.

Можете взвесить воздух в шарике, измерить обьем и через плотность найти давление.

[ewert]

kavict в сообщении #1182565 писал(а):

Эта задача похожа на задачу про избыточное давление в капле жидкости от действия поверхностного натяжения. Там это избыточное давление равно, согласно формуле Лапласа, произведению поверхностного натяжения на среднюю кривизну поверхности.

Позвольте высказать дилетантское мнение: эта задачка совсем не похожа.

Во-первых, потому, что жидкость под поверхностным натяжением совсем не сжимаема.

А во-вторых -- потому, что резинка вовсе не адекватна поверхностности. Если во втором случае ещё наблюдается линейность (поверхностной энергии по отношению к площади), то в первом -- ни разу нет. Ибо резинка заведомо и в принципе ни разу не линейна. В т.ч. и в бытовых экспериментах. Во всяком случае, в том, что касается шариков -- нелинейность более чем достигается Заведомо.

Так что остаётся только и впрямь накапливать статистику по разным массам кастрюль и накладывать её на график.

[oleg_2]

Решение со спичечным коробком хорошее. Я бы его немного изменил. Положить шарик на весы - он ничего не весит, - сверху положить монету и надавить на нее с плавным увеличением силы. Силу увеличивать до тех пор,пока края монеты не соприкоснутся с резиной (см. рис.). Взять показания весов.

А еще в больницах есть прибор для измерения глазного давления.

[Xey]

Мне кажется, натяжение резины имеет значение, когда образуется вогнутая поверхность(если резина огибает карандаш или коробок). Если же шарик не выпирает за пределы плоскостей, между которыми он находится, то весь вес кастрюли уравновешивается произведением давления на площадь пятна контакта.

[Ether]

Наливаем в шарик необходимый объем воды, столько, сколько бы Вы хотели чтобы там было воздуха. Опускаем шарик в воду, чтобы он был погружен и не деформирован, приделываем к нему прозрачную трубку, конец которой поднимаем вверх. Смотрим на какую высоту шарик поднимает воду.