Question

Какой подъёмной силой обладает воздушный шар объемом 250 м3, заполненный гелием, если масса оболочки равна 12 кг? Внешние условия считать нормальными.

Answer 1

Дано:

V = 250 м3

ρ₁ = 0,178 кг/м3 (плотность гелия)

m₀ = 12 кг

ρ₀ = 1,29 кг/м3 (плотность воздуха)

-----------------------

F п - ?

Решение:

Fa = ρgV

P = m₁g = (m₀+ρ₁*V)*g

F п = Fa - P = ρ₀gV - (m₀+ρ₁*V)*g = 1,29*10*250 - (12+0,178*250)*10 = 2660 Н

Answer 2

Для определения поддерживающей силы (подъемной силы) воздушного шара, заполненного гелием, мы можем использовать принцип Архимеда. Этот принцип гласит, что всякий объект, погруженный в жидкость (или газ), испытывает поддерживающую силу, равную весу выталкиваемой им жидкости (или газа). В данном случае жидкостью является окружающий воздух.

Для вычисления подъемной силы нам нужно определить разницу между весом воздушного шара и его поддерживающей силой, которую он испытывает в воздухе.

1. Начнем с определения массы гелиевого газа внутри шара. Гелий менее плотен, чем воздух, поэтому он создает поддерживающую силу. Масса газа равна разнице между массой воздушного шара и массой оболочки:

   Масса газа = Масса воздушного шара - Масса оболочки Масса газа = (Объем газа) x (Плотность воздуха) - Масса оболочки Масса газа = (250 м^3) x (плотность воздуха) - 12 кг

2. Теперь мы можем вычислить поддерживающую силу, используя принцип Архимеда:

   Поддерживающая сила = Масса газа x Ускорение свободного падения Поддерживающая сила = (Масса газа) x (g)

   Где:

   • Ускорение свободного падения (g) примерно равно 9.81 м/с^2.

3. Теперь мы можем рассчитать поддерживающую силу:

   Поддерживающая сила = ((250 м^3) x (плотность воздуха) - 12 кг) x (9.81 м/с^2)

Плотность воздуха на уровне моря и при нормальных условиях (при 0°C и атмосферном давлении) составляет примерно 1.225 кг/м^3.

Подставим значение плотности воздуха и рассчитаем поддерживающую силу:

Поддерживающая сила = ((250 м^3) x (1.225 кг/м^3) - 12 кг) x (9.81 м/с^2)

Поддерживающая сила ≈ (306.25 кг - 12 кг) x (9.81 м/с^2) Поддерживающая сила ≈ (294.25 кг) x (9.81 м/с^2) Поддерживающая сила ≈ 2890.5225 Н

Таким образом, подъемная сила воздушного шара объемом 250 м^3, заполненного гелием, при массе оболочки 12 кг и нормальных условиях составляет примерно 2890.52 Н (ньютонов).