FörberedandeFysik

Ideala gaslagen används.

\displaystyle p\cdot V=nRT

där
\displaystyle p är trycket i \displaystyle \mathrm{Pa}
\displaystyle V är volymen i \displaystyle \mathrm m^3
\displaystyle n är antal \displaystyle \mathrm{kmol}
\displaystyle R är allmänna gaskonstanten \displaystyle 8314 \,\mathrm{J/(kmol\cdot K)}
\displaystyle T är absoluta temperaturen i \displaystyle \mathrm K

och

\displaystyle n=m/M

det vill säga

\displaystyle p\cdot V=(m/M)RT

vilket kan skrivas som

\displaystyle m=\frac{p\cdot V\cdot M}{R\cdot T}

\displaystyle m=\mathrm{\frac{100\cdot 10^3(Pa)\cdot 10\cdot 10^{-3}(m^3)\cdot 4(kg/kmol)}{8314(J/K\cdot kmol)\cdot 293K}=0,00164kg}

\displaystyle m är heliumets massa
\displaystyle M är heliums molekylvikt
\displaystyle M för helium är \displaystyle 4\,\mathrm{kg/kmol}
\displaystyle T för \displaystyle 20^\circ \mathrm C är \displaystyle 293 \,\mathrm K
\displaystyle p är \displaystyle 100\cdot 10^3 \,\mathrm{Pa}
\displaystyle V är \displaystyle 10\cdot 10^{-3}\,\mathrm m^3 (\displaystyle 10 liter)

\displaystyle \rho=m_{\mathrm{luft}}/V
\displaystyle m_{\mathrm{luft}}=\rho\cdot V
\displaystyle m_{\mathrm{luft}}=1,19·10·10-3=0,0119 \,\mathrm{kg}
\displaystyle \rho_{\mathrm{luft}}=1,1910^{-4} V är \displaystyle 10\cdot 10^{-3}\,\mathrm m^3 (\displaystyle 10 liter)

Ballongen väger \displaystyle 2,4 \,\mathrm g vilket tillsammans med helium blir blir \displaystyle 4,04 \,\mathrm g. Tyngden för ballongen är \displaystyle m\cdot g=0,040 \,\mathrm N. Den undanträngda luftmassan är \displaystyle 11,9 \,\mathrm g ger lyftkraften \displaystyle m_{\mathrm{luft}}\cdot g=0,117 \,\mathrm N

Lyftkraften minus ballongens tyngd ger den resulterande kraften.

\displaystyle F=m_{\mathrm{luft}}\cdot g-m\cdot g = 0,117-0,040=0,077 \,\mathrm N