Leer esta pregunta me recordó una idea que tuve una vez y me pregunto si es factible.
Imagina una bola hueca hecha de algo fuerte, como el acero. Imagina que no hay nada dentro; solo vacío.
¿Hay algún tamaño de pelota y algún material disponible de modo que, si hicieras una pelota como esta, flotaría como un globo de helio? En otras palabras, ¿que la masa de la bola en sí más la (0) masa del vacío sería menor que la masa del aire que desplaza, haciéndola flotante?
Sospecho que no hay material lo suficientemente fuerte y ligero, pero no sé cómo hacer los cálculos.
(Es divertido imaginar que se usen en puentes o aeronaves fantásticos, aunque supongo que un puente sería imprudente; no querrás que se eleve o se hunda cuando cambia el clima).
Según el trabajo de investigación vinculado aquí: http://www.researchgate.net/profile/Weicheng_Cui/publication/222221948_An_overview_of_buckling_and_ultimate_strength_of_spherical_pression_hull_under_external_pression/links/53f1a2950cf26b9b7dd0da3c
La diferencia de presión que puede soportar una esfera de cualquier material en particular es una función de (t/R), donde t es el espesor y R el radio.
En otras palabras, el espesor del material requerido para resistir una presión dada (aquí 1 atmósfera) es proporcional al radio de la esfera.
Combinado con el hecho de que el área de la superficie crece con el cuadrado del radio, la masa de la esfera será proporcional al cubo del radio.
La masa del aire que falta en la esfera, y por lo tanto la sustentación, también es proporcional al cubo del radio.
Entonces, si encuentra un material que sea lo suficientemente fuerte y liviano para trabajar, funcionará igual de bien en todas las escalas.
La ecuación del límite elástico en el enlace anterior proporciona una relación lineal entre el límite elástico del material, la relación espesor-radio y la presión soportable. Y el cálculo de la masa de la esfera proporcionará una relación inversa entre la relación espesor-radio y la densidad del material. La combinación de estas ecuaciones debería dar una relación mínima entre el límite elástico y la densidad para un material capaz de fabricar un globo de vacío. No he completado el cálculo, pero espero que la proporción de acero sea demasiado pequeña en un orden de magnitud y que se requieran materiales exóticos.
Una pregunta interesante, pero creo que esto sería absolutamente imposible por la siguiente razón.
Las cámaras de vacío, particularmente las grandes, necesitan paredes gruesas y resistentes para evitar que la presión del aire las haga colapsar. Cuanto mayor sea el volumen, mayor será el problema.
Presión = fuerza sobre el área; entonces fuerza = área por presión.
por área de , la fuerza es igual a equivalente al peso de una masa de
Entonces, cuanto más grande haga el globo de vacío, peor será el problema con la presión del aire que empuja las paredes y necesita que las paredes se vuelvan más gruesas.
Normalmente, con globos de aire caliente/dirigible/zepelín/dirigible, etc. cuanto más grandes los haces, más sustentación obtienes hasta que puedas levantar lo que necesites. De la excelente respuesta de IanF1, está claro que no hay ningún beneficio para aumentar el volumen de este tipo de globo.
Edición adicional después de un buen comentario de IanF1. Si la estructura es más liviana que el aire que desplaza, entonces cuanto más grande sea la estructura, más sustentación generará y más podrá transportar. Mi punto anterior es que para un globo normal, el peso del contenedor será proporcional al área, pero la elevación será proporcional al volumen. Entonces, a medida que aumenta el volumen, la relación de la elevación debido al volumen de aire caliente o helio al peso del contenedor se hará cada vez más grande, mientras que para el globo lleno al vacío permanecerá constante.
IanF1
Tomás