Question

Іграшку якої максимальної маси може підняти повітряна кулька, наповнена
гелієм, якщо маса оболонки кульки дорівнює 16 г, а об'єм кульки становить
0,05 м3? Виконайте пояснювальний рисунок, на якому зобразить сили, що діють
на кульку в повітрі. Об'ємом іграшки знехтуйте.

Answer 1

Ответ:

Подъемная сила шарика равна разности выталкивающей силы, действующей на шарик в воздухе (направлена вверх), и веса оболочки шарика или силы тяжести (направлена вниз). Обе силы приложены к центру масс шарика.

     F = Fₐ - P = gV(ρ - ρ₀) - mg

где  g = 10 H/кг - ускорение свободного падения

      V = 0,05 м³ - объем шарика

      ρ = 1,29 кг/м³ - плотность воздуха

      ρ₀ = 0,18 кг/м³ - плотность гелия

      m = 1,6 г = 0,0016 кг - масса оболочки шарика

Тогда:

      F = 10 · 0,05 · (1,29 - 0,18) - 0,0016 · 10 = 0,555 - 0,016 = 0,539 (H)

Максимальная масса игрушки, при которой шарик не будет падать:

      m = F/g ≈ 0,054 (кг) = 54 (г)

Для того, чтобы шарик поднимался вверх, масса игрушки должна быть меньше полученного значения.

Объяснение: