Tragkraft eines Heliumballons

Tragkraft eines Heliumballons

Um die Tragkraft eines Heliumballons ist so ähnlich wie ein schwimmendes Schiff.

Damit ein Schiff schwimmen kann, muss mehr Wasser(-Gewicht) verdrängen als es selbst schwer ist.

Solange ein Heliumballon leichter ist als die Luft die ihn umgibt, wird er weiter nach oben steigen. Da Helium eine geringere Dichte als unsere Luft hat, verflüchtigt sich Helium wenn man es freisetzt. Ist es allerdings in einem Ballon „gefangen“, dann sorgt es dafür, dass der Ballon nach oben steigt. Zumindest ist das die Theorie. 😛

 

Folgende Punkte beeinflussen den Ballon unmittelbar:

  • Material bzw das Eigengewicht des Ballons
  • Größe des Ballons bzw die Heliummenge

 

Im Weiteren wird die Flugdauer des Ballons beeinflusst durch:

  • das Wetter
  • die Außentemperatur
  • das Material des Ballons
  • Ballast (z.B. Ballonkarten und Schnur)

Natürlich kann es noch andere Einflussfaktoren geben, aber beschränken wir uns hier erstmal auf die wichtigsten.

 

Eigengewicht eines Ballons

In der Regel werden Ballons aus Latex (Gummi) benutzt. Viele dieser Ballons sind auch biologisch abbaubar, das ist ein entscheidender Vorteil gegenüber den Folienballons. Der Nachteil ist, dass die Latexballons schneller an Helium verlieren.

 

Heliumballon - Eigengewicht - 30 cm wiegt 3,42 Gramm

Ballon – Eigengewicht – 30 cm wiegt 3,42 Gramm

 

Heliumballon - Eigengewicht - 33 cm wiegt 3,86 Gramm

Ballon – Eigengewicht – 33 cm wiegt 3,86 Gramm

 

Heliumballon - Eigengewicht - 38 cm wiegt 4,99 Gramm

Ballon – Eigengewicht – 38 cm wiegt 4,99 Gramm

 

 

Verschiedene Ballongrößen

übliche Größen von Ballons sind beispielsweise:

  • 28 cm Durchmesser
  • 30 cm Durchmesser
  • 33 cm Durchmesser
  • 38 cm Durchmesser

Je größer der Durchmesser ist, desto größer ist auch das Volumen. Je größer das Volumen ist, desto größer ist auch die Tragkraft. (Die Theorie)

Aber genug von der Theorie, ein Experiment zu dem Thema darf uns zu Veranschaulichung helfen. Hierzu kommen wir im weiteren Verlauf.

 

 

Wie das Wetter und die Temperatur auf den Heliumballon wirkt

Vorweg muss verdeutlich werden, dass ein Ballon nicht bis zum Maximum aufgeblasen werden sollte. Denn wenn das Material an die Grenzen seiner Belastung ausgedehnt wird, ist es weit weniger widerstandsfähig. Im Zuge unseres Experiment ist deutlich geworden, dass die Ballons bei nahezu maximaler Belastung plötzlich platzten.

Demnach ist es ratsam die Ballons nur bis zu ca. 80% zu befüllen. Das bedeutet aber auch, dass wir weniger Helium benötigen und somit weniger Tragkraft erreichen werden.

Wenn wir nun unseren Heliumballon auf die Reise schicken, dann ist er dem Wetter natürlich ungeschützt ausgeliefert. Am besten ist es wenn der Ballon bei einer Temperatur von 10-25 Grad steigt. Hier erwarten ihn dann keine extremen Bedingungen die zur Ausdehnung oder sogar zum vereisen führen könnten. Beim vereisen könnte er zusätzliches Gewicht ansammeln und früher „aufgeben“ könnte. Bei einer zusätzlichen Ausdehnung könnte der Ballon platzen.

Ein bisschen Wind ist herrlich um den Ballon weit zu tragen, zu heftiger Wind kann allerdings den Ballon auch zerreißen.

 

 

Material des Ballons

Im Grunde gibt es nur die Unterscheidung zwischen Folie und Latex. Dazu finden Sie mehr bei unseren Heliumballons.

 

 

Das Experiment zur Tragkraft der Heliumballons

An dieser Stelle erstmal ein Dankeschön an meine Heliumballon begeisterte Assistentinnen. Und allen Playmobil-Fanatiker kann ich versichern, dass unsere Heliumballon-Pilotin, den Test unbeschadet überstanden hat. Im weiteren werde ich Sie Kordula nennen. 🙂

Erster Schritt:

Wir haben zwei Ballons (33 cm Durchmesser) befüllt. Den ersten Ballon haben wir mit Luft aufgeblasen um zu verdeutlichen welche Größe dieser erreichen kann. Den zweiten Ballon (ebenfalls 33 cm Durchmesser) haben wir mit Helium befüllt, hier allerdings nur bis zu gefühlten 80 %. Wir haben festgestellt, dass es sich bei den „runden“ Latexballons anbietet mit dem befüllen aufzuhören wenn aus dem rundlichen Ballon langsam eine Birnen-Form wird. D.h. wenn der untere Bereich (oberhalb der Öffnung) sich spürbar ausdehnt, dann ist der Ballon bereits ausreichend befüllt.

33 cm Durchmesser Ballon bis zur maximalen Auslastung befüllt, getragen von einem 7 jährigen Mädchen

33 cm Durchmesser Ballon bis zur maximalen Auslastung befüllt

 

Ein 7 jähriges Mädchen mit Heliumballon (80% Ausdehnung) und einem Luftballon (100% Ausdehnung)

Vergleich zweier 33 cm Ballons, 100% und 80% Volumen

 

 

 

 

 

Zweiter Schritt:

Mit Hilfe einer Digitalwaage haben wir das Gewicht von Playmobil-Kordula und ihrem Sohn ermittelt.

Während Kordula knappe 12 Gramm auf die Waage bringt schafft es ihr Sohn nur auf 5,43 Gramm. Mit diesem Wissen haben wir Sie dann als Luftfahrtexperten ausgebildet und mit Nähgarn an dem Heliumballon befestigt.

Eine Playmobilfigur auf einer Digitalwaage - 11,99 Gramm

Playmobil-Kordula bei der Gewichtsmessung – 11,99 Gramm

 

kleine Playmobilfigur auf einer Digitalwaage - 5,43 Gramm

Der Playmobil Sohn bei der täglichen Gewichtsmessung – 5,43 Gramm

 

Dritter Schritt:

Gespannt haben wir den beiden, Kordula und Sohn, das Seil umgelegt und haben geschaut was passiert. Während der Sohnemann sich in die Lüfte hebte hüpfte Kordula nur kurz nach oben und legte sich dann wieder schlafen.

 

 

Zwischenfazit:

5,43 Gramm kann ein Heliumballon mit angegeben 33 cm Durchmesser noch gelungen anheben.

11,99 Gramm sind etwas zu viel Gewicht. Da die Waage nur noch ein Gewicht von 3,00 Gramm anzeigt, ist davon auszugehen, dass die maximale Tragkraft bei etwa 6 Gramm liegt. (ca. 12 Gramm – 3 Gramm Restgewicht = 6 Gramm Tragkraft)

Playmobilfigur mit Nähgarn an einem Heliumballon (33cm) - 3 Gramm Restgewicht

Kordula ist an dem Heliumballon befestigt und wiegt nur noch 3 Gramm

 

 

Playmobilfigur mit Nähgarn an einem Heliumballon (33cm) - 3 Gramm Restgewicht (von oben)

Kordula (Playmobilfigur) an dem Ballon von oben fotografiert

kleine Playmobilfigur am Heliumballon (33 cm) in der Luft

Playmobil Sohn am Heliumballon in schwindelerregenden Höhen

 

 

Vierter Schritt:

Überprüfung der Situation am Folgetag (12 Stunden später). Über Nacht hatten wir den Sohnemann fliegen lassen. Am nächsten Morgen hat er sich allerdings, wie erwartet, auf den Hosenboden gesetzt. Er wollte sich allerdings nicht fotografieren lassen, daher haben wir den Ballon nochmal an Kordula befestigt und sie auf die Waage gelegt. Über Nacht hat sie also wieder an Gewicht zugelegt und wiegte nun stolze 8,58 Gramm.

Playmobilfigur nach 12 Stunden am Heliumballon 33 cm Durchmesser

Kordula am Ballon 12 Stunden später

 

 

Fazit des Experiments zur Tragkraft:

  • Ein Ballon mit einem angegeben Durchmesser von 33 cm erreicht diese 33 cm nicht, da dieser nur bis zu 80% befüllt wird.
  • Durch das geringere Volumen erreicht der Ballon nicht die theoretisch mögliche maximale Tragkraft.
  • Der Ballon (angegebene 33 cm Durchmesser) erreicht eine Tragkraft von ca. 6 Gramm
  • Ein Heliumballon verliert in der Tat schneller sein Volumen als ein Luftballon. (Siehe hierzu auch unseren Ratgeber Helium kaufen)
  • Wenn wir Ballonkarten an den Ballons befestigen möchten und auch möchten, dass diese lange und weit fliegen, dann ist 33 cm Durchmesser eine gute Option. 30 cm Durchmesser wären auch noch tragbar, allerdings mit einer deutlich geringeren Flugdauer. Kleiner als 30 cm könnte unter Umständen bedeuten, dass wir Ballons dann selber an einen anderen Ort bringen müssten.

 

Postkarte auf einer Digitalwaage - 5,07 Gramm

Postkarte auf einer Digitalwaage – 5,07 Gramm

Ballonkarte und Schnur (Ballon-Ballast)

Was bedeuten die Erkenntnisse nun für die Auswahl der Ballonkarte. In erster Linie bedeutet es, dass Ballonkarten wirklich notwendig sind. Denn auch wenn normale Postkarten sehr schön und individuell sind, sie sind schlicht und einfach zu schwer für den Transport mit dem Ballon.

Da Ballonkarten in der Regel ca. 2 Gramm wiegen und die Schnur maximal 2 Gramm wiegen sollte, landen wir bei einem Gewicht von etwa 3 bis 4 Gramm die angehoben und transportiert werden müssen. (mehr zu dem Gewicht einer Ballonkarte)

 

 

 

Auch interessant:

Helium kaufen oder auch Heliumflasche kaufen


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