Чтобы найти подъёмную силу шарика, нужно использовать закон Архимеда. Подъёмная сила – это сила, с которой жидкость (в данном случае воздух) действует на тело, погруженное в неё. Подъёмная сила равна весу вытесненного телом объема жидкости.
Шаг 1: Найдём объем шарика
Объем шарика уже дан в задаче:
[ V = 0,003 , \text{м}^3 ]
Шаг 2: Найдём массу вытесненного воздуха
Теперь нам нужно узнать массу воздух, который вытесняется шариком. Для этого воспользуемся формулой:
[ m_{\text{воздуха}} = V \cdot \rho_{\text{воздуха}} ]
где ( \rho_{\text{воздуха}} ) - плотность воздуха.
Плотность воздуха при нормальных условиях примерно равна ( 1,29 , \text{кг/м}^3 ).
Теперь подставим значения:
[ m_{\text{воздуха}} = 0,003 , \text{м}^3 \cdot 1,29 , \text{кг/м}^3 = 0,00387 , \text{кг} ]
Шаг 3: Найдём вес вытесненного воздуха
Вес вытесненного воздуха можно найти по формуле:
[ W_{\text{воздуха}} = m_{\text{воздуха}} \cdot g ]
где ( g ) - ускорение свободного падения (примерно ( 9,81 , \text{м/с}^2 )).
Подставим значения:
[ W_{\text{воздуха}} = 0,00387 , \text{кг} \cdot 9,81 , \text{м/с}^2 \approx 0,038 , \text{Н} ]
Шаг 4: Найдём общую массу шарика
Масса шарика с водородом дана в задаче:
[ m_{\text{шарика}} = 3,4 , \text{г} = 0,0034 , \text{кг} ]
Шаг 5: Найдём всю подъёмную силу
Подъёмная сила определяется как разница между весом вытесненного воздуха и весом самого шарика:
[ F_{\text{подъёмная}} = W_{\text{воздуха}} - W_{\text{шарика}} ]
где
[ W_{\text{шарика}} = m_{\text{шарика}} \cdot g = 0,0034 , \text{кг} \cdot 9,81 , \text{м/с}^2 \approx 0,03334 , \text{Н} ]
Теперь подставим все значения в формулу:
[ F_{\text{подъёмная}} = 0,038 , \text{Н} - 0,03334 , \text{Н} \approx 0,00466 , \text{Н} ]
Ответ
Таким образом, подъёмная сила такого шарика составляет примерно ( 0,00466 , \text{Н} ).
