Question

СРОЧНО Повітряна куля об’ємом 200 м3 наповнена воднем. Маса оболонки кулі 10 кг. Який вантаж може підняти цю кулю?​

Answer 1

Відповідь:

22.5 кг

Пояснення:

Для розв'язання цієї задачі нам знадобиться знати густину водню та повітря. Густину водню дорівнює 0,089 г/см³, а густину повітря - 1,2 кг/м³.

Маса водню, що наповнює кулю, дорівнює:

m(H2) = V * ρ(H2) = 200 м³ * 0,089 г/см³ = 17800 г = 17,8 кг

Загальна маса кулі буде:

m = m(H2) + m(оболонка) = 17,8 кг + 10 кг = 27,8 кг

Тепер можна знайти максимальну масу вантажу, яку може підняти ця куля. Для цього необхідно знайти різницю між масою кулі та максимальною допустимою масою вантажу, яку може підняти газова суміш водню та повітря.

Максимальна маса вантажу буде тоді, коли всі гази будуть на однаковій температурі і тиску. Для повітря приймемо тиск 1 атмосферу (101325 Па), а для водню - 0,1 атмосфери (10132,5 Па). При таких умовах максимальна маса вантажу буде:

m(вантаж) = (p(повітря) - p(водень)) * V / g

де g - прискорення вільного падіння (9,8 м/с²).

Підставляючи відповідні значення, маємо:

m(вантаж) = (1,2 кг/м³ - 0,089 кг/м³) * 200 м³ / 9,8 м/с² = 22,5 кг

Отже, максимальна маса вантажу, яку може підняти ця куля, становить 22,5 кг.

Answer 2

Повітряна куля, наповнена воднем, може піднімати вантаж залежно від різних факторів, таких як об'єм кулі, маса оболонки та вантажу, а також сила підйому, яку може забезпечити газовий балон. Для визначення вантажу, який може підняти ця куля, потрібно врахувати закони фізики, пов'язані з плаванням тіл у рідині або газі.

Закон Архімеда

Закон Архімеда стверджує, що на тіло, занурене у рідину або газ, діє підйомна сила, рівна вазі рідини або газу, яку воно витісняє. Це означає, що повітряна куля, наповнена воднем, буде підніматись вгору, поки підйомна сила, створена воднем, не зрівняється з вагою кулі та вантажу.

Визначення підйомної сили

Підйомна сила, створена повітряною кулею, може бути визначена за допомогою наступної формули:

F = (ρгазу - ρповітря) * V * g

де: - F - підйомна сила, - ρгазу - щільність газу (у даному випадку водню), - ρповітря - щільність повітря, - V - об'єм кулі, - g - прискорення вільного падіння (приблизно 9,8 м/с²).

Визначення вантажу

Для визначення вантажу, який може підняти ця куля, потрібно знати масу оболонки кулі та вагу водню, який наповнює кулю. Вага водню може бути визначена за допомогою наступної формули:

mводню = ρводню * Vводню

де: - mводню - маса водню, - ρводню - щільність водню, - Vводню - об'єм водню.

Після цього, вантаж, який може підняти ця куля, може бути визначений як різниця між підйомною силою та сумою маси оболонки кулі, маси водню та будь-якого іншого вантажу, який може бути піднятий:

Вантаж = F - (маса оболонки + маса водню + маса іншого вантажу)

Зверніть увагу, що для точного визначення вантажу потрібно знати щільність водню та повітря, а також точні значення маси оболонки та об'єму кулі. Також врахуйте, що ці формули є спрощеними моделями, і інші фактори, такі як температура та атмосферний тиск, можуть впливати на результати.

Будь ласка, надайте точні значення щільності водню та повітря, а також маси оболонки та об'єму кулі, щоб я міг розрахувати вантаж, який може підняти ця куля.