Question

Корпус дирижабля оснащен вертикальным и горизонтальным рулями со стабилизаторами, что обеспечивает возможность посадки в любом направлении независимо от направления воздушного потока, объем от 2000 до 200000 м³. В настоящее время в качестве газа-носителя в основном используется гелий, несмотря на его относительно высокую стоимость и высокую проникающую способность. Ранее использовался жидкий водород (плотность воздуха 1,29 кг/м^3, плотность гелия 0,18 кг/м^3, ускорение свободного падения = 10 м/с.) А) Определить массу гелия в дирижабле с помощью наименьший объем Б) Когда дирижабль плавает, всплывал, назовите силы, действующие на него, В) Рассчитайте выталкивающую силу, действующую на дирижабль минимального объема. Г) если масса корзины и оболочки 1000 кг, рассчитайте максимальную массу груза, которую может нести этот дирижабль.​

Answer 1

Ответ:

А) Массу гелия в дирижабле можно определить с помощью наименьшего объема. Объем дирижабля можно рассчитать по формуле V = (4/3)πr^3, где r - радиус дирижабля. Плотность гелия равна 0,18 кг/м^3. Тогда массу гелия можно найти по формуле m = ρV, где ρ - плотность гелия. Подставляя значения, получим: m = 0,18 * (4/3)πr^3.

Б) Когда дирижабль плавает, на него действуют следующие силы:

Сила тяжести, направленная вниз;

Сила Архимеда, направленная вверх и равная весу вытесненного газа.

В) Выталкивающая сила, действующая на дирижабль минимального объема, равна весу вытесненного газа. По формуле Архимеда выталкивающая сила равна плотности газа, ускорению свободного падения и объему вытесненного газа: Fв = ρгV.

Г) Максимальную массу груза, которую может нести дирижабль, можно рассчитать, зная массу корзины и оболочки, а также объем дирижабля. Масса груза равна разности между грузоподъемностью дирижабля и массой корзины и оболочки. Грузоподъемность дирижабля равна разности между весом вытесненного газа и весом дирижабля. Вес вытесненного газа можно рассчитать по формуле Архимеда, а вес дирижабля - как сумму массы гелия и массы корзины и оболочки.

Answer 2

A) Чтобы определить массу гелия в дирижабле с помощью наименьшего объема, мы можем использовать формулу для расчета объема идеального газа. Формула В = м/ρ, где В - объем, м - масса газа, ρ - плотность газа. Подставляя известные значения, получим:

2000 м³ = м/0,18 кг/м³

Решая уравнение относительно массы гелия, получаем:

м = 2000 м³ * 0,18 кг/м³

м ≈ 360 кг

Таким образом, масса гелия в дирижабле при наименьшем объеме составляет около 360 кг.

B) Когда дирижабль плавает или всплывает, на него действуют следующие силы:

- Вес дирижабля: это сила притяжения Земли, действующая на весь дирижабль, включая его груз. - Подъемная сила: возникает благодаря разности плотностей газа внутри дирижабля и плотности воздуха вокруг него. Эта сила направлена вверх и превышает вес дирижабля, что позволяет ему подниматься и держаться в воздухе. - Аэродинамическое сопротивление: сила сопротивления воздуха, действующая на корпус дирижабля во время движения. Эта сила старается замедлить дирижабль и может быть снижена за счет правильной формы и аэродинамических характеристик дирижабля.

C) Чтобы рассчитать выталкивающую силу, действующую на дирижабль минимального объема, мы можем использовать принцип Архимеда. Выталкивающая сила равна весу гелия в дирижабле, который можно рассчитать, зная массу гелия и ускорение свободного падения:

F = масса гелия * ускорение свободного падения

F = 360 кг * 10 м/с²

F = 3600 Н

Таким образом, выталкивающая сила, действующая на дирижабль минимального объема, составляет 3600 Н.

D) Для расчета максимальной массы груза, которую может нести этот дирижабль, мы можем использовать принцип Архимеда. Разница между весом дирижабля (включая его груз) и выталкивающей силой определяет максимальную массу груза.

Максимальная масса груза = Вес дирижабля - Выталкивающая сила

Вес дирижабля = масса корзины + масса оболочки + масса гелия

Вес дирижабля = 1000 кг + (масса гелия) + 360 кг

Таким образом, максимальная масса груза будет зависеть от массы гелия в дирижабле. Если мы знаем массу гелия, мы можем вычислить максимальную массу груза, вычитая вес дирижабля и выталкивающую силу из этой массы.