Какова сила подъема, действующая на воздушный шар вместимостью 800 м 3, заполненный водородом?

Чтобы решить эту задачу, нужно знать некоторые основные законы физики, в частности, закон Архимеда и закон Бойля-Мариотта.

1. Закон Архимеда гласит, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует сила подъема, равная весу вытесненной им жидкости или газа. То есть, сила подъема равна разнице между весом вытесненного воздухом объема шара и его собственного веса.

2. Закон Бойля-Мариотта устанавливает зависимость между давлением и объемом газа. Он формулируется следующим образом: при постоянной температуре давление газа обратно пропорционально его объему.

Теперь перейдем к решению задачи.

Шаг 1: Найдем вес воздушного шара.

Известно, что плотность водорода равна около 0,09 кг/м^3. Таким образом, масса водорода в шаре будет:

масса = плотность * объем
масса = 0,09 кг/м^3 * 800 м^3
масса ≈ 72 кг

Вес шара определяется формулой:

вес = масса * ускорение свободного падения
вес = 72 кг * 9,8 м/с^2
вес ≈ 705,6 Н

Шаг 2: Найдем вес вытесненного воздуха.

Чтобы найти вес вытесненного воздуха, нужно знать его плотность. Но для упрощения расчетов, мы можем использовать плотность обычного воздуха, которая примерно равна 1,2 кг/м^3.

Объем вытесненного воздуха равен объему шара:

объем = 800 м^3

Массу вытесненного воздуха найдем по формуле массы:

масса = плотность * объем
масса = 1,2 кг/м^3 * 800 м^3
масса = 960 кг

Вес вытесненного воздуха определяется также формулой:

вес = масса * ускорение свободного падения
вес = 960 кг * 9,8 м/с^2
вес ≈ 9408 Н

Шаг 3: Вычислим силу подъема.

Сила подъема равна разнице между весом вытесненного воздуха и весом шара:

сила подъема = вес вытесненного воздуха - вес шара
сила подъема ≈ 9408 Н - 705,6 Н
сила подъема ≈ 8702,4 Н

Таким образом, сила подъема, действующая на воздушный шар вместимостью 800 м^3, заполненный водородом, составляет приблизительно 8702,4 Н.

Из этого можно сделать вывод, что шар поднимается вверх благодаря силе подъема, превышающей его собственный вес. Это основной принцип работы воздушных шаров.