Question

Груз какой массы может перенести аэростат объёмом 1000 м3 заполнен гелием на высоту 40 км

Answer 1

Запишем второй закон ньютона для обоих тел на ось Oy. (Нарисуй себе картинку, это не сложно). Если аэростат, то это трос. Значит пишу для первого тела: Fa-T-Mg=0, где T - сила натяжения троса, с помощью которого и перевозят груз, M - масса гелия, Fa - сила архимеда. Для второго тела: T-mg=0. У получается система из двух уравнений: Fa-T-Mg=0
T-mg=0
Решаем её методом сложения. Отсюда: Fa-Mg-mg=0
Fa=ro(возд)*g*V - ro(гелия)*g*V - mg=0
m - искомая величина.
m=(ro(возд) - ro(гелия))*V
Зная, что ro воздуха = 0,85 кг/м3, а ro(гелия) = 0,18 кг/м3, выходит, что m=670 кг.
Ответ: 670 кг.

Answer 2

Для вычисления максимальной массы груза, которую может перенести аэростат объемом 1000 м3, заполненный гелием, на высоту 40 км, нужно учесть несколько факторов.

1. Плотность воздуха на высоте 40 км: На высоте 40 км плотность воздуха существенно меньше, чем на уровне моря, что оказывает влияние на грузоподъемность аэростата.

2. Гелий: Плотность гелия также играет важную роль, так как это вещество используется для заполнения аэростата. Он имеет намного меньшую плотность, чем воздух, что помогает аэростату подниматься.

3. Объем аэростата: В данном случае, объем аэростата составляет 1000 м3.

4. Вес самого аэростата: Необходимо учесть вес самого аэростата, ведь он тоже будет влиять на массу груза, который может быть перенесен.

Для точных расчетов нам нужны более точные данные о плотности воздуха на данной высоте и о плотности гелия. Однако, если предположить, что плотность воздуха на высоте 40 км составляет примерно 0.02 кг/м3, а плотность гелия приближенно 0.18 кг/м3, можно сделать оценочный расчет.

Расчет массы груза: Поднятие аэростата происходит за счет разницы плотностей гелия и воздуха. Воздух имеет массу, которая должна быть уравновешена массой гелия и груза. Предположим, что вес самого аэростата составляет 100 кг.

1. Масса воздуха, вытесненного аэростатом: Масса воздуха, вытесненного аэростатом, равна объему аэростата, умноженному на плотность воздуха на высоте 40 км: Масса воздуха = объем аэростата * плотность воздуха Масса воздуха = 1000 м3 * 0,02 кг/м3 = 20 кг

2. Масса гелия: Масса гелия также равна объему аэростата, умноженному на плотность гелия: Масса гелия = объем аэростата * плотность гелия Масса гелия = 1000 м3 * 0,18 кг/м3 = 180 кг

3. Максимальная масса груза: Максимальная масса груза = Масса гелия + Масса воздуха - Вес аэростата Максимальная масса груза = 180 кг + 20 кг - 100 кг = 100 кг

Таким образом, оценочная масса груза, которую может перенести аэростат объемом 1000 м3, заполненный гелием, на высоту 40 км, составляет около 100 кг. Пожалуйста, учитывайте, что это лишь оценочный расчет, и точное значение может отличаться в зависимости от реальных параметров окружающей среды и используемого газа.