Масса оболочки воздушного шарика равна т = 6 г, а его объём - V = 30 дм Определите подъёмную силу Впод этого шарика при заполнении его водородом. 3 Плотности воздуха и водорода…
Масса оболочки воздушного шарика равна т = 6 г, а его объём - V = 30 дм Определите подъёмную силу Впод этого шарика при заполнении его водородом. 3 Плотности воздуха и водорода равны р1 = 1,29 кг м и р2 = 0,09 кг /м соответственно… Ускорение свободного падения считать равным g = 10 Н кг. Толщиной стенок шарика пренебречь.
Для определения подъемной силы воздушного шарика, заполненного водородом, нужно использовать закон Архимеда, который гласит, что на любое тело, погруженное в жидкость (или газ), действует поддерживающая сила, равная весу вытолкнутого им объема жидкости (или газа).
Данные из задачи:
- Масса оболочки воздушного шарика \( t = 6 \, \text{г} = 0,006 \, \text{кг} \)
- Объем шарика \( V = 30 \, \text{дм}^3 = 0,03 \, \text{м}^3 \) (так как \( 1 \, \text{дм}^3 = 0,001 \, \text{м}^3 \))
- Плотность воздуха \( \rho_1 = 1,29 \, \text{кг/m}^3 \)
- Плотность водорода \( \rho_2 = 0,09 \, \text{кг/m}^3 \)
- Ускорение свободного падения \( g = 10 \, \text{Н/кг} \)
Шаг 1. Рассчитаем вес вытолкнутого воздуха.
Вес вытолкнутого воздуха можно рассчитать по формуле: \[ F_{выт} = V \cdot \rho_1 \cdot g \] Подставим известные значения: \[ F_{выт} = 0,03 \, \text{м}^3 \cdot 1,29 \, \text{кг/m}^3 \cdot 10 \, \text{Н/кг} \] \[ F_{выт} = 0,03 \cdot 1,29 \cdot 10 = 0,387 \, \text{Н} \]
Шаг 2. Рассчитаем вес шарика с водородом.
Вес самого шарика: \[ F_{шарика} = t \cdot g \] \[ F_{шарика} = 0,006 \, \text{кг} \cdot 10 \, \text{Н/кг} = 0,06 \, \text{Н} \]
Шаг 3. Рассчитаем вес водорода внутри шарика.
Вес водорода, заполняющего шарик, также можно определить: \[ F_{водорода} = V \cdot \rho_2 \cdot g \] \[ F_{водорода} = 0,03 \, \text{м}^3 \cdot 0,09 \, \text{кг/m}^3 \cdot 10 \, \text{Н/кг} \] \[ F_{водорода} = 0,03 \cdot 0,09 \cdot 10 = 0,027 \, \text{Н} \]
Шаг 4. Рассчитаем общую массу шарика с водородом.
Общая сила, действующая вниз (вес оболочки и вес водорода): \[ F_{общ} = F_{шарика} + F_{водорода} \] \[ F_{общ} = 0,06 \, \text{Н} + 0,027 \, \text{Н} = 0,087 \, \text{Н} \]
Шаг 5. Рассчитаем подъемную силу (Впод) шарика.
Теперь подъемная сила можно найти, вычитая общий вес от веса вытолкнутого воздуха. \[ В_{под} = F_{выт} - F_{общ} \] \[ В_{под} = 0,387 \, \text{Н} - 0,087 \, \text{Н} = 0,3 \, \text{Н} \]
Ответ:
Подъемная сила этого шарика при заполнении его водородом составляет \( 0,3 \, \text{Н} \).
Если у вас есть дополнительные вопросы или вам нужна помощь в решении других задач, не стесняйтесь спрашивать!
