Question

Кулю-зонд, об’ємом 10 м3, перед запуском у верхні шари атмосфери наповнили гелієм. Яка виштовхувальна сила діятиме на кулю-зонд? Чи буде вона змінюватися з висотою? Розвязати з Дано: по формулах не словами Дякую!!!

Answer 1

Vш=10м³

плотность воздуха

ρв=1,29кг/м³

гелий

ρг=0,18кг/м³

g=10н/кг

найти подъемную силу Fп - ?

подъемная сила

Fп=Fa - Fт

Fa=ρв×g×Vгаз

Fт=ρгаз×g×Vгаз

Vгаз=Vш

ρгаз=ρгелий

Fп=g×Vш× ( ρв - ρг)=10×10×( 1,29 - 0,18 )=111 Н

будет изменяться. Шар будет подниматься вверх пока вес вытесняемого воздуха ( с возрастанием высоты плотность воздуха уменьшается и соответственно давление воздуха тоже) не сравняется с весом шара .

Answer 2

Для розв'язання цього завдання ми використовуємо принцип Архімеда та залежність густих середовищ від висоти в атмосфері.

1. Виштовхувальна сила, що діє на об'єкт у рідині чи газі, визначається принципом Архімеда: $F_{\text{вишт}} = \rho_{\text{рідина}} \cdot V_{\text{занур}} \cdot g,$ де:

• $\rho_{\text{рідина}}$ - густина рідини (в даному випадку, гелію);
• $V_{\text{занур}}$ - об'єм погруженого в рідину об'єкта (в даному випадку, об'єм кулі-зонда);
• $g$ - прискорення вільного падіння.

2. Густина гелію може змінюватися з висотою в атмосфері. Зазвичай густота газів зменшується зі зростанням висоти. Таким чином, густина гелію буде змінюватися з висотою.

3. Оскільки ми хочемо знайти виштовхувальну силу на кулю-зонд на певній висоті, ми можемо записати вираз для виштовхувальної сили з урахуванням зміни густини: $F_{\text{вишт}} = \rho_{\text{гелій}}(h) \cdot V_{\text{занур}} \cdot g,$ де $\rho_{\text{гелій}}(h)$ - густина гелію на висоті $h$.

Отже, виштовхувальна сила буде змінюватися з висотою через зміну густини гелію в атмосфері.

У реальності зміна густини гелію в атмосфері може бути досить невеликою на невеликих висотах, тому цей ефект може бути не дуже помітним. Але теоретично, виштовхувальна сила буде змінюватися зі зростанням висоти через зміну густини гелію.