Was sind die leichtesten Quellen?

Ich frage mich, ob es eine Feder gibt, die stark und leicht genug ist, um eine luftdichte Membran aufzublasen, damit sie bei Standardtemperatur und -druck schwimmt.

Zum Beispiel würde ein 10-cm-Zylinder knapp 1 Gramm Luft verdrängen, aber eine zylindrische Feder müsste in dieser Konfiguration 162 kg atmosphärischer Kraft entgegenwirken. Gibt es so etwas wie eine 162 kg schwere 10 cm große Zylinderfeder, die weniger als 1 Gramm wiegt?

Aber das ist nur ein Federdesign. Welche Federkonstruktionen bieten im Allgemeinen das höchste Verhältnis von Rate zu Gewicht? Was sind die aktuellen praktischen Grenzen für die Federrate gegenüber der Federmasse und unter Verwendung welcher Materialien?

Ich weiß, dass es bei Ihrer Frage um Federn geht, aber ich glaube nicht, dass Federn die Antwort auf Ihre gewünschte Anwendung sind.

Wie Sie bereits erwähnt haben, ist die nach innen gerichtete Kraft des Luftdrucks sehr groß. Sie benötigen also nicht nur eine starke Feder, sondern auch ein Material für die Verkleidung, das leicht ist und diese Art von Kräften aufnehmen kann. Außerdem müssten Sie die Luft evakuieren, die auf molekularer Ebene durch das Material eindringt. Es gibt gute Gründe, warum Flugzeuge, die leichter als Luft sind, ein Gas mit geringer Dichte im Ballon verwenden:

1. Es sind keine außergewöhnlich starken und leichten Materialien erforderlich.
2. Es gibt keine (oder sehr geringe) Druckdifferenz zwischen Innen und Außen und daher keine Tendenz, dass das Gas entweicht oder die Atmosphäre eindringt.

Es könnte Sie interessieren, den Wikipedia-Artikel über Vakuumluftschiffe zu lesen , insbesondere den Abschnitt über Materialbeschränkungen . Dies zeigt den Beweis, dass selbst bei Verwendung einer starken Form (Hohlkugel) aus Diamant die Drücke zu hoch sind, als dass die Struktur nach dem Verdünnen standhalten könnte, um leicht genug zu sein, um schwimmfähig zu werden.

Da dies unter diesen idealen Bedingungen nicht möglich ist, ist es unwahrscheinlich, dass eine Feder in einem Ballon möglich ist. Der Wikipedia-Artikel lässt jedoch die Möglichkeit offen, dass wenn die Wand der Kugel nicht fest wäre, beispielsweise wenn sie aus einer Wabenstruktur besteht, dies möglicherweise immer noch möglich ist.

Update: Anscheinend wurde die Mathematik durchgeführt, um zu zeigen, dass dies theoretisch möglich ist, aber es ist nicht klar, ob es erfolgreich implementiert wurde.