Чтобы понять, как вычислить выталкивающую силу, действующую на аэростат, давайте воспользуемся принципом Архимеда, который гласит, что на любое тело, погруженное в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной им жидкости (или газа).
Дано:
- Объем аэростата \( V = 1000 \, \text{м}^3 \)
- Плотность гелия \( \rho_{\text{гелий}} = 0,18 \, \text{кг/м}^3 \)
- Плотность воздуха \( \rho_{\text{воздух}} = 1,29 \, \text{кг/м}^3 \)
Шаги решения:
Вычисляем вес вытесненного воздуха.
Для этого нам нужно использовать формулу для массы, которая равна произведению плотности на объем: \[ m_{\text{воздух}} = \rho_{\text{воздух}} \times V \] Подставим известные значения: \[ m_{\text{воздух}} = 1,29 \, \text{кг/м}^3 \times 1000 \, \text{м}^3 = 1290 \, \text{кг} \]Вычисляем вес вытесненного воздуха.
Вес можно найти, умножив массу на ускорение свободного падения \( g \) (примем \( g \approx 9,81 \, \text{м/с}^2 \)): \[ F_{\text{выт}} = m_{\text{воздух}} \times g = 1290 \, \text{кг} \times 9,81 \, \text{м/с}^2 \] Подсчитаем это значение: \[ F_{\text{выт}} = 1290 \times 9,81 \approx 12683,9 \, \text{Н} \]Итак, выталкивающая сила аэростата равна 12683,9 Н.
Итог:
Выталкивающая сила, действующая на аэростат объемом 1000 м³, заполненный гелием, составляет примерно 12683,9 Н.
Это значит, что если масса самого аэростата (с учетом гелия) будет меньше этого значения, аэростат сможет подняться вверх.