Désolé pour la question primitive, mais lorsque nous gonflons un ballon en caoutchouc et attachons lextrémité, son volume augmente jusquà ce que sa pression interne égale la pression atmosphérique.
Mais après avoir obtenu cette égalité, pourquoi lair sort-il quand on fait sauter le ballon? Sil y a égalité de pression, quest-ce qui cause le flux dair?
Commentaires
- La pression intérieure nest pas égale à la pression extérieure. Au contraire, ils sont suffisamment proches pour que la différence puisse être ignorée dans la plupart des cas (comme le calcul de la flottabilité du ballon).
- Vous parlez sûrement dun ballon en caoutchouc, pas en plastique?
- @DavidConrad true lélasticité du ballon fait souffler lair. Lanalogie dun sac poubelle est la meilleure pour comprendre cela, comme la mentionné Bilkokuya dans le commentaire de la réponse la plus votée.
- Pouvez-vous expliquer pourquoi vous pensez quun ballon pressurisé a la même pression à lintérieur quà lextérieur? En particulier, supposons que vous ayez un ballon non gonflé et que vous attachez lextrémité: la pression à lintérieur du ballon dans ce cas est-elle égale, inférieure ou supérieure à la pression atmosphérique, dans votre conception du fonctionnement du monde?
Réponse
Pour un ballon gonflé et attaché, les pressions intérieure et extérieure ne sont pas égales. La pression intérieure est plus élevée dun montant 2 $ \ gamma | H | $ , où $ \ gamma $ est le ballon gonflé « s tension superficielle et $ H $ est sa courbure moyenne (qui est $ – 1 / R $ pour une sphère ). Cela sappelle l équation de Young-Laplace .
Une fois que le ballon est détaché et dégonflé, les pressions séquilibrent et la tension superficielle devient négligeable.
Commentaires
- Pas vu beaucoup de ballons sphériques …
- @SolarMike Bizarre – presque tous les ballons I ' que jai jamais vu a été assez proche de sphérique.
- Ils sont certainement plus sphériques que nimporte quelle vache que je ' ai jamais vu!
- Pour les ballons non sphériques, la relation entre la courbure moyenne et les dimensions est différente, mais lidée principale demeure.
- Un moyen simple de vous le prouver; prenez un sac poubelle et attrapez un tas dair dedans. Laissez le haut de celui-ci souvrir – remarquez que lair essaie à peine de séchapper, jusquà ce que vous poussez les côtés. Le ballon est le même que celui-ci, mais il ' est toujours poussé de ses propres côtés.
Réponse
Mais après avoir obtenu cette égalité, pourquoi lair sort-il lorsque nous pénétrons dans le ballon? Sil y a égalité de pression, quest-ce qui cause le flux dair?
Vous devez tenir compte du fait que la tension élastique de la peau du ballon tire vers lintérieur . Cela rend la pression dans le ballon plus grande que son environnement. Puisquil y a une différence de pression, lair souffle lorsque vous pénétrez dans la peau en éliminant la tension élastique de la peau du ballon.
Pensez à ce qui se passe lorsque vous gonflez un ballon. À la fin, lorsque le ballon se tend, il devient plus difficile de le faire exploser jusquà ce quil éclate. De toute évidence, la pression extérieure na pas changé. La tension élastique du matériau du ballon a augmenté, comme ce qui se passe lorsque vous étirez un élastique juste avant quil ne senclenche.
Jespère que cela vous aidera.
Commentaires
- En fait, la plupart des ballons que je connais sont beaucoup plus difficiles à faire exploser lorsquils sont petits, en particulier au moment où nous passons du simple fait de défroisser la peau à lexpansion – mais cet effet est dû aux propriétés du matériau du caoutchouc et sans rapport avec leffet qualitatif.
- @BobD Non, veuillez voir léquation dans la réponse de tparker '. Le ballon au début a un rayon plus petit, donc une plus grande courbure qui nécessite une pression plus élevée au début.
- Au fur et à mesure qu’un ballon se dilate, il est en fait plus facile d’exploser sous certaines différences en taille. Consultez l expérience à deux bulles pour un exemple. Jusquà ce que je lise cette expérience sur SE, je navais jamais envisagé comment la pression du ballon change avec le rayon. physics.stackexchange.com/questions/317032/…
- @JMac Au début que ' est vrai. Je pensais à ce qui se passe à la fin lorsque le ballon devient très tendu. Je vais éditer pour clarifier. Merci pour votre contribution.
- @HagenvonEitzen Si vous regardez des professionnels (que ce soit des gens qui vendent des ballons normaux, ou des gens qui fabriquent des animaux en ballon), vous verrez quils commencent par étirer le caoutchouc pour le réchauffer et le faire plus pliable, ce qui facilite le gonflage initial.Si vous commencez simplement à souffler dans un ballon ' froid ', vous essayez de faire ce premier " réchauffez " avec vos poumons à la place – et le ballon sera également plus rigide et plus enclin à éclater.
Répondez
jusquà ce que sa pression interne soit égale à la pression atmosphérique
La déduction que le ballon ne grandit pas (ou ne rétrécit pas) parce que la pression est la même nest pas correcte.
Le ballon ne grandit pas parce que la force effective poussant le ballon de lintérieur est la même que la force effective poussant le ballon depuis lextérieur.
La force poussant vers lextérieur est en effet due à la pression de lair à lintérieur du ballon.
Mais la force essayant de leffondrement du ballon est la pression de lair à lextérieur (pression atmosphérique) plus le potentiel élastique du b alloon essayant de revenir à sa taille et à sa forme dorigine.
Donc, pour contrer cette force supplémentaire, la pression à lintérieur du ballon doit être supérieure à la pression de lair à lextérieur du ballon.
Réponse
Souffler dans un ballon est plus difficile que de simplement souffler en lair, car il faut une pression dair plus élevée pour étirer le caoutchouc. une fois que le ballon est attaché, le caoutchouc étiré continue de presser lair à lintérieur, de sorte que la pression dair interne reste supérieure à la pression dair externe. Détachez le ballon et le caoutchouc étiré fera sortir lair jusquà ce quil se rétracte à sa taille normale non étirée. Coller le ballon gonflé avec une aiguille créera un défaut dans le caoutchouc étiré, ce qui le fera se fendre et relâchera la pression dair interne très rapidement, pop.