Com o objetivo de fugir da prisão, um detento planejou uma estrutura que deverá funcionar como um balão de ar quente. Para isso, além de saber alguns conceitos na área da física, ele deverá obter material para construir a estrutura e aquecer o ar, que deve ser mantido confinado e isolado do meio externo. No projeto, ele assumiu que a massa total a ser levantada (detento + estrutura) será de 90 kg e considerou como iguais a 1,2 kg/m3 e 0,9 kg/m3 as densidades do ar externo e do ar quente no interior do balão, respectivamente.
Considere que, para a escolha do artefato que conterá o ar aquecido, o detento assuma que o ar deslocado pela estrutura é igual ao ar quente no interior do artefato. Nesse caso, sendo 3 o valor aproximado de π, a melhor opção para levantar a massa total mais lentamente será construir um artefato no formato de
Para que o balão suba, a força de empuxo deve superar a força peso do conjunto, mas não se esqueça de considerar o peso do ar quente no interior do balão!