¿Se puede usar aire comprimido para hacer que un objeto "flote"?

Imagine un contenedor lleno de aire altamente presurizado. Ahora imagina que hay algún objeto, tal vez una canica, dentro del recipiente. ¿Es posible hacer que la canica "flote" en el aire, debido a las fuerzas del aire a presión que actúan sobre ella en todas las direcciones?

Además, ¿por qué los objetos tienden a extenderse hacia los bordes del contenedor, en lugar del centro?

Me imagino que esto también dependería de la forma, el tamaño y la presión del recipiente, así como de la forma y el tamaño de los objetos que hay dentro.

Esfuerzo de MS Paint de OP. De http://i.imgur.com/4H5qjI6.png como se publicó en los comentarios.

Las mesas de aire (para discos) están disponibles comercialmente. ¿Es esto lo que tienes en mente?
@ZeroTheHero No, no como una mesa de air hockey. Hice una hermosa ilustración de ms paint para ti: imgur.com/a/b3UkA . Lo azul es la canica, flotando dentro de un cubo de vidrio que está lleno de aire a presión. Está en el centro del cubo, sin tocar ningún borde. No sopla aire sobre él, es simplemente aire estacionario.
No todos los contenedores tienen un fondo plano, por lo que los objetos pueden caer hacia los bordes.
Re, "...aire presurizado que actúa sobre él en todas las direcciones..." Eso debería decirle algo allí mismo. La presión que empuja hacia abajo en la parte superior de la canica será la misma que la presión que empuja hacia arriba en la parte inferior. Aumentar la presión del fluido (aire) en el recipiente no hará que la canica flote. Aumentar la densidad ... (ver respuestas, a continuación)

Respuestas (3)

Sí.

En la práctica, probablemente depende de la temperatura, pero supongamos que no es aire real, sino un gas ideal . Entonces, todo lo que tienes que hacer es aumentar la presión lo suficiente para que tenga la misma densidad (o infinitesimalmente mayor) que la canica: en este punto, la flotabilidad es igual al peso de la canica y puede "flotar".

Eso no dependerá de la forma o el tamaño del objeto en su interior, solo de su densidad.

En cuanto a la extensión que describe, a menos que haya algún tipo de flujo en el contenedor, tiene que haber alguna atracción efectiva hacia la pared.

  • Editar : es importante tener en cuenta que, si los conceptos clave no son solo presión y flotación , sino también aire , entonces, como muchos señalaron, el aire no se puede hacer tan denso como un mármol típico sin cambiar de fase (y sin derretir el mármol) .
Gracias por la información, esto es muy interesante para mí! Habría aceptado ambas respuestas si pudiera.
@stafusa, pero ¿cómo haces que el aire sea lo suficientemente denso para eso sin que cambie de estado? Es posible que pueda hacerlo con radón: como líquido, es aproximadamente el doble de denso que el vidrio, pero no sé qué tan denso puede hacerlo antes de que se licúe.
Si haces un gas tan denso como una canica, creo que se sentirá más como un líquido en la mayoría de los aspectos, incluso si, por alguna definición, técnicamente no es un líquido.
@Baldrickk (y otros), ustedes tienen razón, por supuesto, pero espero que hayan notado que dije "pero supongamos que no es aire real, sino un gas ideal". Los gases ideales no se condensan, porque hay exactamente cero atracción entre sus moléculas en todas las condiciones.
@stafusa por alguna razón leí "ideal" y lo reemplacé en mi cabeza con "noble"

En general, la densidad del "fluido" en el que flota la canica tiene que ser mayor que la densidad de la canica. Pero el aire se licua primero, vea https://en.wikipedia.org/wiki/Triple_point No sé si hay una temperatura lo suficientemente alta donde el aire no se licuaría antes de alcanzar la densidad típica de una canica.

... y no derretir el mármol

Vea las otras respuestas sobre cómo aumentar la presión hasta que la densidad del gas sea equivalente a la del objeto.

Además, ¿por qué los objetos tienden a extenderse hacia los bordes del contenedor, en lugar del centro?

Eso es solo entropía.

La cantidad de estados (p. ej., posición) de la canica que contaría como "cerca de los bordes" es muchísimo mayor que la cantidad de estados que consideraríamos "en el centro". Ahora, divida el volumen en una cuadrícula arbitrariamente fina de vóxeles (como píxeles 3D) y etiquete cada uno como "cerca del borde" o "cerca del centro" según la definición que desee. Tendrá muchísimos más vóxeles etiquetados como "cerca del borde".

A menos que estabilices activamente la canica en el centro, cualquier movimiento caprichoso de la canica la colocará en otro lugar más o menos aleatorio. Si asumimos que nada lo influye después de recibir un pequeño empujón en una dirección aleatoria con una cantidad aleatoria de energía, entonces rebotará como una bola de billar 3D y finalmente se detendrá en algún lugar después de que parte de la energía se haya desangrado a través de colisiones con la caja (efecto grande); y el resto por el constante bombardeo de moléculas de gas (efecto minúsculo, pero sigue ahí).

Simplemente contando los vóxeles, es mucho más probable que se detenga en uno que esté etiquetado como "cerca del borde" porque simplemente hay más de los que están alrededor que los pocos vóxeles "en el centro".

(Nota: para abordar un tecnicismo mencionado en los comentarios: lo anterior está ligeramente simplificado; en la práctica, necesitaría 3 categorías ("cerca del borde", "en el centro", "en el medio"). Si la caja se hace grande, una gran cantidad de esos vóxeles estarían "en el medio". Aún así, la cantidad "en el centro" sería básicamente constante y muy pequeña, mientras que las otras dos categorías crecen. va, no estará en el centro, ni en ningún otro lugar específico.)

Creo que eso es incorrecto. Para un contenedor con forma no fractal, el volumen cercano a los bordes se está desvaneciendo (para aumentar el tamaño del contenedor o, de manera equivalente, disminuir el tamaño de la canica).
@stafusa: técnicamente, sí... ver editar.
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