Pregunta:
Peso frente a masa de nubes
Mirkules
2014-07-10 11:02:03 UTC
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Encontré una declaración en línea que decía que una nube promedio tiene un peso de 1 millón de libras. Mi pregunta principal es, ¿realmente una nube tiene peso en la Tierra o el término "peso" es una expresión coloquial que significa "masa"?

Según tengo entendido, el peso es una fuerza definido como W = masa × gravedad, o esencialmente F = ma. Debido a que la nube no está cayendo, su aceleración es 0, es decir, la aceleración de -9.8 m / s 2 ejercida por la gravedad de la Tierra debe ser contrarrestada por otra fuerza igual y opuesta para que la nube estar estacionario en el aire, por lo tanto, la parte "a" de F = ma es 0, por lo que F, y por lo tanto el peso, debe ser 0. ¿Es correcto este pensamiento?

Sin embargo, cuando el estado cambia de gas a líquido, es decir, cuando comienza a llover, las moléculas de agua en estado líquido obviamente tienen peso. Entonces, mi pregunta secundaria es, ¿el cambio de estado de una molécula afecta su peso? Para los gases que son "más ligeros que el aire", ¿su peso es negativo? (Sospecho que sí debido a la ecuación de fuerza).

Tenga en cuenta que las nubes que "ve" son todas agua líquida; el vapor de agua en sí es transparente. Sin embargo, las gotitas de las nubes son tan pequeñas que quedan suspendidas en la corriente ascendente.
El principal defecto de su premisa es confundir la gravedad con la aceleración neta. F = ma = 0 porque la aceleración neta es 0, pero la gravedad sigue siendo aproximadamente -9,81 m s $ ^ {- 2} $ $ \ hat {\ mathbf {k}} $. Para verificar esto, párese en una báscula y quédese quieto. Tu aceleración neta es 0, pero aún tienes peso. $ g \ ne a_ {net} $ excepto en caída libre no viscosa.
Enlace al artículo en cuestión: http://mentalfloss.com/article/49786/how-much-does-cloud-weigh Además, esto se basa en una nube cúmulo de aproximadamente 1 km al cubo.
Dos respuestas:
decvalts
2014-07-10 15:19:42 UTC
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Existen diferentes sentidos del peso que se utilizan en las ramas de la física y la ingeniería. En el sentido físico más estricto, el "peso" viene dado por W = mg . es decir, el peso es la fuerza sobre un objeto debido a la gravedad solo . Las nubes no son "ingrávidas" en ese sentido, ya que no están lo suficientemente lejos de la Tierra para escapar de su atracción gravitacional.

La razón por la que las nubes permanecen en el cielo es, como usted dice, porque actúan sobre ellas una fuerza igual y opuesta, a saber, la flotabilidad circundante del aire. Las gotas de lluvia están formadas por moléculas de agua que se condensan alrededor de algún tipo de núcleo (una mota de polvo, por ejemplo). Esto se desencadena por el enfriamiento de la nube o su elevación a presiones más bajas, lo que reduce la capacidad de transporte de humedad de esa "parcela" de aire en particular.

Si bien la disposición de las moléculas de agua en la nube la hace lo suficientemente liviana como para flotar en el aire, la disposición de esas mismas moléculas en las gotas de lluvia no lo es, por lo que comienzan a caer.

Por analogía, pensaría en el hecho de que un barco es flotante, a pesar de su enorme masa, pero si 'condensas' el barco en un trozo de acero con la misma masa, obviamente se hundiría. Su peso sigue siendo el mismo, sin embargo, no se ha eliminado ninguna masa y el valor de g no ha cambiado. Entonces, para responder a su segunda pregunta, no, los cambios de fase no afectan el peso. (Aunque estrictamente hablando, en física cuántica se puede hacer, pero la cantidad es insignificante aquí)

Los gases que son "más ligeros que el aire" eventualmente se asentarán en una parte de la atmósfera. donde los gases circundantes tienen la misma densidad. No son ingrávidos ni tienen un peso negativo. Las moléculas todavía están experimentando una fuerza debido a la gravedad de la Tierra.

De hecho, puede obtener una mejor respuesta en Physics Stack Exchange.
Si desea pesar una nube en la Tierra (una nube muy pequeña): Selle la nube en un recipiente fuerte. Coloque el recipiente sobre una balanza en una cámara de vacío. Reste el peso del contenedor vacío y ahora tiene su peso de nube :)
Ahh, veo que la parte que me faltaba es el hecho de que W se define solo por los efectos de la gravedad; asumí que W = mg es lo mismo que F = ma, pero la "a" es la suma de todas las fuerzas, mientras que g es solo una fuerza, a saber, la gravedad. En otras palabras, asumí que F = W = ma = mg, pero a no es g (incluso si g es a), si eso tiene sentido.
jeffB
2019-03-07 23:19:07 UTC
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No, el peso de la nube no puede ser cero; tiene que ser aproximadamente lo mismo que un volumen equivalente de aire . Si una parcela de aire más materia visible es más liviana (menos densa) que el aire que la rodea, se elevará; si es más pesado (más denso), caerá.

Las nubes son visibles debido a gotas de agua o cristales (o partículas de humo o lo que sea) suspendidos en el aire. El aire que contiene materia líquida o sólida en suspensión será más denso que el "aire vacío", en igualdad de condiciones , pero si el aire en la nube es más cálido o más húmedo que el aire circundante (ya que el vapor de agua es menos denso que el aire), es fácil lograr una flotabilidad más o menos neutral.

Entonces, sí, las nubes son grandes y pesadas, pero flotar fácilmente en la atmósfera, que es aún más grande y pesada.



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Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
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