Question

Воздушный шар объёмом 100м^3 наполнен водородом. Масса оболочки шара равна 10кг. Груз какой массы может поднять этот шар?

Answer 1

Fпод=ρ(возд)*g*Vш - (ρводор*g*Vш+mоб*g)
Fпод= 1,29*10*100-(0,09*10*100+10*10)=1290Н
Обладая такой подъёмной силой, данный шар сможет поднять груз:
m=Fпод/g=1290Н/10=290кг

Answer 2

Для решения данной задачи необходимо учесть закон Архимеда, который гласит, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует всплывающая сила, равная весу вытесненной им жидкости или газа.

Масса воздушного шара можно рассчитать, зная массу оболочки и газа внутри. По условию, масса оболочки равна 10 кг. Масса газа внутри шара можно рассчитать, зная его объем и плотность. Плотность водорода при нормальных условиях составляет примерно 0,09 кг/м^3.

Масса газа = объем газа * плотность газа Масса газа = 100 м^3 * 0,09 кг/м^3 Масса газа = 9 кг

Таким образом, общая масса воздушного шара составляет 10 кг (масса оболочки) + 9 кг (масса газа) = 19 кг.

Чтобы определить, какой груз может поднять данный шар, нужно учесть всплывающую силу, равную весу вытесненного воздуха. Всплывающая сила равна разности между весом шара и весом воздуха, занимаемого им.

Вес шара = масса шара * ускорение свободного падения Вес шара = 19 кг * 9,8 м/с^2 Вес шара = 186,2 Н

Воздух имеет плотность примерно 1,2 кг/м^3. Объем воздуха, вытесняемого шаром, можно рассчитать, зная его объем.

Объем воздуха = объем шара = 100 м^3

Масса воздуха = объем воздуха * плотность воздуха Масса воздуха = 100 м^3 * 1,2 кг/м^3 Масса воздуха = 120 кг

Таким образом, вес воздуха, вытесненного шаром, составляет 120 кг * 9,8 м/с^2 = 1176 Н.

Всплывающая сила = вес воздуха - вес шара Всплывающая сила = 1176 Н - 186,2 Н Всплывающая сила = 989,8 Н

То есть, данный шар может поднять груз массой до 989,8 Н (округленно до 990 Н), при условии, что вес груза не превышает всплывающую силу.