1. Почему воздушные шары заполняют водородом или гелием?

Воздушные шары заполняют водородом или гелием, потому что эти газы имеют меньшую плотность по сравнению с воздухом. Это создает разность давлений: шар, наполненный легким газом, будет легче окружающего воздуха, что приводит к его подъемной силе. Кроме того, гелий и водород не токсичны (в отличие от некоторых других газов), что делает их безопасными для использования в воздушных шарах.

2. Как можно вычислить подъемную силу шара, который наполнен гелием?

Подъемная сила шара определяется по принципу Архимеда, который гласит, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует сила, равная весу вытесненной им жидкости или газа. Чтобы вычислить подъемную силу шара, выполните следующие шаги:

1. Вычислите объем шара. Для этого используйте формулу объема сферы: V = (4/3) * π * r³, где r - радиус шара.
2. Определите плотность воздуха (примерно 1.29 кг/м³) и плотность гелия (примерно 0.18 кг/м³).
3. Вычислите вес вытесненного воздуха: W_выт = V * ρ_воздуха * g, где g - ускорение свободного падения (примерно 9.81 м/с²).
4. Вычислите вес гелия в шаре: W_гелий = V * ρ_гелия * g.
5. Подъемная сила F_подъем = W_выт - W_гелий.

3. Почему выталкивающая сила, действующая на шар, уменьшается по мере его поднятия?

Выталкивающая сила уменьшается по мере поднятия шара, потому что с высотой плотность воздуха снижается. Так как подъемная сила зависит от веса вытесненного воздуха (который уменьшается с уменьшением плотности), то по мере подъема вес вытесненного воздуха становится меньше, что приводит к снижению выталкивающей силы.

4. Как можно регулировать высоту подъема воздушного шара, который наполнен горячим воздухом?

Регулировать высоту подъема воздушного шара, наполненного горячим воздухом, можно следующим образом:

• Увеличивая температуру воздуха внутри шара, что приводит к увеличению его объема и уменьшению плотности, тем самым повышая подъемную силу.
• Снижая температуру воздуха, что приводит к уменьшению объема и увеличению плотности, тем самым уменьшая подъемную силу.
• Сбрасывая часть груза, что также увеличивает подъемную силу и позволяет шару подниматься выше.