Какова подъемная сила воздушного шарика, заполненного водородом, если его объем составляет 4 дм3, а вес - 0,04

Чтобы решить эту задачу, мы должны использовать закон Архимеда, который гласит: "Поддерживаемая жидкостью сила, действующая на тело, погруженное в жидкость, равна силе тяжести вытесненной этим телом жидкости".

Воздушный шарик заполнен водородом, который является гораздо менее плотным, чем обычный воздух. Это позволяет ему создавать подъемную силу и подниматься в воздухе.

Дано:

Объем воздушного шарика, \(V = 4 \, \text{дм}^3\) (декиметры кубические).

Вес воздушного шарика, \(m = 0,04\) (килограммы).

Используя эту информацию, мы можем рассчитать подъемную силу воздушного шарика.

1. Найдем плотность водорода:
Известно, что плотность воздушного шарика составляет 0,04 кг. Так как объем шарика равен 4 дм³, мы можем использовать формулу плотности:

\(\text{Плотность} = \frac{\text{Масса}}{\text{Объем}}\)

Подставляя значения, получаем:

\(\text{Плотность водорода} = \frac{0,04 \, \text{кг}}{4 \, \text{дм}^3} = 0,01 \, \text{кг/дм}^3\)

2. Рассчитаем подъемную силу:
Подъемная сила воздушного шарика равна разности веса вытесненного воздуха и веса самого шарика. В данном случае воздушный шарик заполнен водородом, поэтому мы будем сравнивать его вес с весом вытесненного воздуха.

Вес вытесненного воздуха можно найти, умножив плотность воздуха на объем шарика:

\(\text{Вес вытесненного воздуха} = \text{Плотность воздуха} \times \text{Объем шарика}\)

Подставляя значения, получаем:

\(\text{Вес вытесненного воздуха} = 1,2 \, \text{кг/м}^3 \times 0,004 \, \text{м}^3 = 0,0048\) кг.

Теперь мы можем рассчитать подъемную силу:

\(\text{Подъемная сила} = \text{Вес вытесненного воздуха} - \text{Вес шарика}\)

Подставляя значения, получаем:

\(\text{Подъемная сила} = 0,0048 \, \text{кг} - 0,04 \, \text{кг} = -0,0352\) кг.

Значение подъемной силы отрицательное, так как в нашем случае воздушный шарик будет двигаться вверх, против действия силы тяжести. Это указывает на то, что подъемная сила соответствует силе тяжести, направленной вниз. В результате подъемной силы шарик будет подниматься в воздухе.

Вывод:

Подъемная сила воздушного шарика, заполненного водородом, составляет -0,0352 кг. Это позволяет ему подниматься в воздухе, противодействуя силе тяжести.