Question

Воздушный шар, объемом 20 м3, наполнен гелием. Вес оболочки 10 н. Какой массы груз он может поднять?

Answer 1

1) Найдем массу гелия:
m₁=ρ₁*V = 0,179*20 = 3,58 кг    (ρ₁- плотность гелия)
2) Найдем вес гелия
P₁=m₁*g=3,58*9,8= 35,1 Н
3) Найдем вес гелия и оболочки:
P=P₁+P₂=35,1+10 = 45.1 Н
4) Найдем силу Архимеда (выталкивающую силу):
Fa=ρ₂*g*V = 1,293*9,8*20 = 253,4 Н  (ρ₂ - плотность воздуха)
5) Найдем полезный вес:
P₀=Fa-P = 253,4-45,1 = 208,3
6) Найдем массу груза:
m=P₀/g = 208,3/9,8 ≈ 21,3 кг

Answer 2

Для решения этой задачи нужно учитывать несколько факторов: плотность гелия, объем шара и вес оболочки.

Плотность гелия составляет около 0,18 кг/м³, а объем шара равен 20 м³. Следовательно, масса гелия, которая заполняет шар, составляет:

20 м³ * 0,18 кг/м³ = 3,6 кг

Вес оболочки составляет 10 ньютонов, что эквивалентно примерно 1 кг.

Таким образом, общая масса шара составляет примерно 4,6 кг (3,6 кг гелия + 1 кг оболочки). Чтобы определить, какой груз он может поднять, мы должны учесть разницу между силой подъема шара и его весом.

Сила подъема шара равна весу объема воздуха, замещаемого гелием. Так как плотность воздуха составляет около 1,2 кг/м³, то сила подъема шара равна:

20 м³ * (0,18 кг/м³ - 1,2 кг/м³) * 9,81 м/с² = -192,24 н

Отрицательный знак указывает на то, что шар будет опускаться, если не будет груза, который создаст дополнительную силу подъема.

Чтобы узнать массу груза, который может поднять шар, нужно разделить силу подъема на ускорение свободного падения:

-192,24 н / 9,81 м/с² ≈ -19,6 кг

Таким образом, шар сможет поднять груз массой около 19,6 кг (округляем до ближайшего целого числа), чтобы оставаться в воздухе.