バルーンの内側と外側の圧力のバランスが取れている場合、空気が飛び出すときに空気が出るのはなぜですか？

膨らませて結んだバルーンの場合、内圧と外圧は等しくありません。内圧は高くなります。 $ 2 \ gamma | H | $ の量で、ここで $ \ gamma $ は膨らんだバルーンです。表面張力と $ H $ は、その平均曲率です（球の場合、 $ -1 / R $ です。 ）。これは、ヤングラプラス方程式と呼ばれます。

バルーンが解かれ、収縮した後、圧力は等しくなり、表面張力は無視できるようになります。

コメント

• 球形のバルーンはあまり見られません…
• @ SolarMikeWeird-ほぼすべてのバルーンI 'これまでに見たものは球形にかなり近いものでした。
• 確かにこれまでに見たどの牛よりも球形です'
• 非球形のバルーンの場合、平均曲率と寸法の関係は異なりますが、主なアイデアは変わりません。
• これを自分で証明する簡単な方法。ゴミ袋を手に入れて、その中にたくさんの空気を入れます。上部を開いてください。側面を押すまで、空気がほとんど逃げようとしないことに注意してください。バルーンはこれと同じですが、'は常に独自の側面から押し込みます。

しかし、その等式が得られた後、バルーンを貫通するとなぜ空気が消えるのですか？圧力が等しい場合、空気の流れの原因は何ですか？

バルーンスキンの弾性張力が内側に引っ張られることを考慮する必要があります。 。これにより、バルーン内の圧力が周囲よりも大きくなります。圧力差があるため、皮膚を貫通すると空気が吹き出され、バルーンの皮膚の弾性張力が失われます。

バルーンを膨らませるとどうなるか考えてみてください。最後に、風船がぴんと張ると、破裂するまで風船を膨らませることが難しくなります。明らかに外圧は変化していません。バルーン素材の弾性張力が増加しました。たとえば、スナップする直前に輪ゴムを伸ばすとどうなるかなどです。

これがお役に立てば幸いです。

コメント

• 実際、私が知っているほとんどのバルーンは、小さいうちに膨らむのがはるかに困難です。特に、皮膚のしわをなくしてから実際に膨らませるときはそうですが、この効果は材料の特性によるものです。ゴムのであり、定性的効果とは関係ありません。
• @BobDいいえ、tparker 'の回答の方程式を参照してください。開始時のバルーンの半径が小さいため、湾曲が大きくなり、最初はより高い圧力が必要になります。
• バルーンが拡張すると、特定の違いの下で実際に簡単に爆発します。サイズで。例については、 2つのバルーンの実験を参照してください。 SEでこの実験について読むまで、バルーンの圧力が半径によってどのように変化するかを考えたことはありませんでした。 physics.stackexchange.com/questions/317032/ …
• @JMacはじめに'は本当です。気球がとてもぴんと張ったとき、最後に何が起こるかを考えていました。明確にするために編集します。ご意見ありがとうございます。
• @HagenvonEitzen専門家（通常の風船を販売している人、または風船の動物を作っている人）を見ると、ゴムを伸ばして暖め、さらに作ることから始めていることがわかります。しなやかで、初期の膨張が容易になります。'冷たい'バルーンに吹き込み始めたばかりの場合は、最初の" Warmup "代わりに肺を使用します。また、バルーンは硬くなり、破裂しやすくなります。

内圧が大気圧と等しくなるまで

圧力が同じであるためにバルーンが成長（または収縮）していないという推測は正しくありません。

バルーンを内側から押し出す有効な力のため、バルーンは成長していません。は、バルーンを外側から押し込む有効な力と同じです。

外側に押し出す力は、実際にはバルーン内の空気の圧力によるものです。

しかし、バルーンを折りたたむと、外側の空気の圧力（大気圧）にbの弾性ポテンシャルを加えたものになります。すぐに元のサイズと形状に戻ろうとします。

したがって、この追加の力に対抗するには、バルーン内の圧力をバルーン外の空気圧よりも高くする必要があります。

風船を吹き込むのは、ゴムを伸ばすのに高い空気圧が必要なため、単に空気を吹き込むよりも難しいです。バルーンが結ばれると、引き伸ばされたゴムが内部の空気を圧迫し続けるため、内部の空気圧は外部の空気圧よりも高くなります。バルーンをほどくと、伸ばされたゴムが、通常の伸ばされていないサイズに収縮するまで空気を絞り出します。膨らんだバルーンを針で刺すと、伸ばされたゴムに欠陥が生じ、それが裂けて開き、内部の空気圧が非常に速く解放されます。