Для решения этой задачи сначала определим основные моменты.
Рейка находится в горизонтальном положении, а на ее правом конце прикреплен шарик, который заполняет легкий газ, а к левому концу рейки прикреплена нить с подвижным блоком, к которому подвешен груз массой 20 г.
Значит, у нас есть сила тяжести, действующая на груз, и подъемная сила, действующая на шарик.
Рассчитаем силу тяжести, действующую на груз: \[ F_{груза} = m \cdot g = 0.020 \, \text{кг} \cdot 9.81 \, \text{м/c}^2 \approx 0.196 \, \text{Н} \]
Подъемная сила, действующая на шарик, равна весу вытесненного воздуха, который определяется по формуле: \[ F_{подъемная} = \rho_{воздуха} \cdot V \cdot g, \] где \(\rho_{воздуха} = 1.2 \, \text{кг/м}^3\) - плотность воздуха, \(V\) - объем шарика, \(g\) - ускорение свободного падения.
Для равновесия системы подъемная сила должна быть равна силе тяжести груза: \[ \rho_{воздуха} \cdot V \cdot g = F_{груза}. \]
Подставим известные значения в уравнение: \[ 1.2 \cdot V \cdot 9.81 = 0.196. \]
Упростим уравнение: \[ V = \frac{0.196}{1.2 \cdot 9.81} \approx \frac{0.196}{11.772} \approx 0.0166 \, \text{м}^3. \]
Чтобы выразить объем в литрах, помним, что 1 м³ = 1000 литров: \[ V \approx 0.0166 \, \text{м}^3 \cdot 1000 \, \text{л/м}^3 \approx 16.6 \, \text{л}. \]
Таким образом, объем шарика, пренебрегая его массой и массой газа, находящегося в нем, составляет примерно 16.6 литров.