Apa mata air paling ringan?

Saya bertanya-tanya apakah ada pegas yang cukup kuat dan cukup ringan untuk mengembang selaput kedap udara sehingga mengapung di Standard Temp & Pressure.

Sebagai contoh, sebuah silinder 10cm akan menggantikan hanya di bawah 1 gram udara, tetapi pegas silinder harus menentang 162kg gaya atmosfer dalam konfigurasi itu. Apakah ada yang namanya pegas silinder 162kg 10cm yang beratnya kurang dari 1 gram?

Tapi itu hanya satu desain pegas. Lebih umum, desain pegas apa yang memberikan rasio tingkat / berat tertinggi? Apa batasan praktis saat ini pada laju pegas vs massa pegas, dan menggunakan bahan apa?

springs

— footwet
sumber

Saya tidak yakin saya sepenuhnya memahami pertanyaan Anda. Anda berbicara tentang "silinder 10cm" dan berapa banyak (volume) udara yang dipindahkan, tetapi tidak semua dimensi diberikan. Dan dari mana 162kg itu berasal? Jika Anda dapat menambahkan gambar, itu akan banyak membantu.

— Vladimir Cravero

Saya pikir OP mungkin berbicara tentang pegas (yang berada dalam ruang hampa) mengerahkan kekuatan pada membran, yang karenanya meningkatkan volume sistem membran pegas, menjadikan seluruh sistem cukup apung untuk mengapung di udara.

— Maret

@VladimirCravero: silinder 10cm adalah diameter 10cm dan tinggi 10cm. 162kg berasal dari tekanan barometrik standar ~ 1,033 kg / cm2 yang menyandang permukaan atas dan bawah silinder, yang merupakan satu-satunya dimensi kompresibel dalam sistem yang dijelaskan. MarchHo: benar sekali!

— feetwet

Bukankah sudah cukup jelas bahwa gas helium agak efektif dalam hal ini? Selain itu, saya tidak mengerti pertanyaannya. Terbuat dari bahan "silinder" kaku, namun ringan?

— Dave Tweed

Nah, ada jawaban untuk pertanyaan ini, setidaknya dari sudut pandang teknik saat ini: Tidak. - Tapi yang rinci harus menjelaskan alasannya. Subquestion, yang merupakan pegas paling ringan dengan k tertinggi tidak apa-apa.

— John HK

Saya tahu pertanyaan Anda tentang pegas, tetapi saya tidak berpikir bahwa pegas adalah jawaban untuk aplikasi yang Anda inginkan.

Seperti yang Anda sebutkan, gaya dalam dari tekanan udara sangat besar sehingga Anda tidak hanya membutuhkan pegas yang kuat, tetapi Anda juga membutuhkan bahan untuk panel yang ringan dan dapat mengambil gaya semacam itu. Selain itu, Anda perlu mengevakuasi udara yang merembes masuk melalui bahan pada tingkat molekuler. Ada alasan bagus mengapa pesawat yang lebih ringan dari udara menggunakan gas dengan kepadatan rendah di dalam balon:

Tidak ada persyaratan untuk bahan yang sangat kuat dan ringan.
Tidak ada perbedaan tekanan (atau sangat rendah) antara bagian dalam dan bagian luar, dan oleh karena itu tidak ada kecenderungan gas keluar atau atmosfer merembes masuk.

Anda mungkin tertarik untuk membaca artikel Wikipedia tentang pesawat udara hampa udara , khususnya bagian tentang kendala material . Ini menunjukkan bukti bahwa meskipun menggunakan bentuk yang kuat (bola berongga) yang terbuat dari berlian, tekanannya terlalu besar untuk menahan struktur begitu Anda menipiskannya menjadi cukup ringan untuk menjadi ringan.

Perahu Terbang

Mengingat bahwa dalam kondisi ideal ini tidak mungkin, tampaknya tidak mungkin bahwa pegas di balon akan mungkin. Namun, artikel Wikipedia tidak membuka kemungkinan bahwa jika dinding bola tidak kokoh, misalnya jika itu terbuat dari struktur sarang lebah, maka itu masih mungkin.

Pembaruan: Rupanya matematika telah dilakukan untuk menunjukkan bahwa ini mungkin secara teori, tetapi tidak jelas apakah telah berhasil diterapkan.

— jhabbott
sumber

Bersama dengan rekan penulis saya, saya melakukan matematika (analisis elemen hingga) untuk sandwich sandwich dengan honeycomb. Dimungkinkan untuk membuat balon vakum dengan bahan yang tersedia saat ini. Silakan lihat referensi untuk aplikasi paten kami di artikel Wikipedia.

— akhmeteli

@akhmeteli oh wow, itu sangat keren! Bisakah Anda mengedit pertanyaan di mana saya berkata, "Saya tidak tahu apakah ada orang yang mengerjakan matematika" untuk mengutip diri Anda sendiri yang telah mengerjakan matematika dan apa kesimpulan Anda. Sejauh yang saya tahu komentar di artikel masih berdiri ... itu mungkin menjadi mungkin namun belum dilakukan belum? Hasil edit Anda harus disetujui, dan Anda akan mendapatkan beberapa perwakilan untuk itu. Oh, dan selamat datang di Engineering.SE :)

— jhabbott

Terima kasih atas kata-kata baiknya. Saya bukan penggemar mengedit apa pun, tetapi jika Anda memiliki pertanyaan, saya akan mencoba menjawab.

— akhmeteli