Чтобы найти подъёмную силу детского шара, наполненного водородом, воспользуемся принципом Архимеда. Подъёмная сила равна весу вытесненной жидкости (в данном случае – воздуха).
Шаг 1: Найдём объём воздуха, вытесненного шаром
Объём шара, который у нас есть, составляет 0,003 м³.
Шаг 2: Найдём массу вытесненного воздуха
Для этого нам нужно знать плотность воздуха. Средняя плотность воздуха на уровне моря примерно равна 1,29 кг/м³.
Теперь можем найти массу вытесненного воздуха, используя формулу:
[
\text{масса} = \text{плотность} \times \text{объём}
]
Подставим значения:
[
\text{масса вытесненного воздуха} = 1,29 , \text{кг/м³} \times 0,003 , \text{м³} = 0,00387 , \text{кг}
]
Шаг 3: Найдём вес вытесненного воздуха
Вес (всё тот же "всем известный вес") равен массе, умноженной на ускорение свободного падения (g, приблизительно 9,81 м/с²). Теперь вычислим вес вытесненного воздуха:
[
\text{вес вытесненного воздуха} = 0,00387 , \text{кг} \times 9,81 , \text{м/с²} \approx 0,0380 , \text{Н}
]
Шаг 4: Найдём массу водорода в шаре
Дана масса шара с водородом, которая составляет 3,4 г. Переведём в килограммы:
[
3,4 , \text{г} = 0,0034 , \text{кг}
]
Шаг 5: Найдём подъёмную силу
Теперь, когда мы знаем вес вытесненного воздуха, можем сказать, что подъёмная сила будет равна этому же весу, так как именно она позволяет объекту подниматься:
Подъёмная сила:
[
F_{\text{подъём}} = 0,0380 , \text{Н}
]
Результат
Таким образом, подъёмная сила детского шара, наполненного водородом, составляет приблизительно 0,0380 Н.
Этот результат показывает, что шар, наполненный водородом, будет подниматься, так как его вес меньше веса вытесненного им воздуха.
