Question

Повітряну кулю об'ємом 500 м³ заповнили гарячим повітрям, густина якого дорівнює 0,9 кг/м³. Маса оболонки з гондолою становить 150 кг. Обчисли піднімальну силу повітряної кулі, якщо густина холодного повітря ззовні кулі дорівнює 1,3 кг/м³​

Answer 1

Піднімальна сила повітряної кулі визначається різницею між вагою повітря, який вона витісняє, та вагою кулі з гондолою.

Об'єм повітряної кулі: V = 500 м³

Густина гарячого повітря в кулі: ρ1 = 0,9 кг/м³

Маса оболонки з гондолою: m = 150 кг

Густина холодного повітря ззовні кулі: ρ2 = 1,3 кг/м³

Об'єм повітря, який витісняє куля: Vв = V = 500 м³

Маса повітря, яке витісняє куля:

mв = ρ2 * Vв = 1,3 кг/м³ * 500 м³ = 650 кг

Вага повітря, яке витісняє куля:

Fв = mв * g = 650 кг * 9,81 м/с² ≈ 6 383 Н

Вага кулі з гондолою:

Fг = m * g = 150 кг * 9,81 м/с² ≈ 1 471 Н

Піднімальна сила кулі:

Fп = Fв - Fг = 6 383 Н - 1 471 Н = 4 912 Н

Отже, піднімальна сила повітряної кулі дорівнює близько 4 912 Н

Answer 2

Піднімальна сила повітряної кулі залежить від різниці маси повітря внутрішнього і зовнішнього об'єму кулі. Давайте розрахуємо масу повітря всередині кулі і зовні кулі, щоб обчислити піднімальну силу.

Маса повітря всередині кулі: Об'єм кулі: 500 м³ Густина гарячого повітря всередині кулі: 0.9 кг/м³

Маса = Об'єм × Густина Маса_внутр = 500 м³ × 0.9 кг/м³ Маса_внутр = 450 кг

Маса повітря зовні кулі: Об'єм кулі: 500 м³ Густина холодного повітря зовні кулі: 1.3 кг/м³

Маса = Об'єм × Густина Маса_зовні = 500 м³ × 1.3 кг/м³ Маса_зовні = 650 кг

Тепер, для обчислення піднімальної сили, ми віднімемо масу зовнішнього повітря від маси внутрішнього повітря:

Піднімальна сила = Маса_внутр - Маса_зовні Піднімальна сила = 450 кг - 650 кг Піднімальна сила = -200 кг

Отже, піднімальна сила повітряної кулі складає -200 кг. У цьому випадку піднімальна сила вказує на напрямок опускання кулі, так як вона має недостатньо піднімальної сили для підйому.