Какую максимальную массу груза может поднять воздушный шар с общей массой 50 кг и объемом 100 м³, если плотность воздуха составляет 1/3 кг/м³?

Физика 11 класс Тематика: Архимедова сила и плавание тел воздушный шар максимальная масса груза объем 100 м3 плотность воздуха физика 11 класс Новый

Чтобы определить максимальную массу груза, которую может поднять воздушный шар, нам нужно рассмотреть принцип Архимеда, который гласит, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует подъемная сила, равная весу вытесненного тела.

В нашем случае воздушный шар вытесняет воздух. Для начала найдем вес вытесненного воздуха. Для этого воспользуемся формулой:

Вес вытесненного воздуха = Объем шара Плотность воздуха Ускорение свободного падения

Объем шара равен 100 м³, плотность воздуха составляет 1/3 кг/м³, а ускорение свободного падения (g) приблизительно равно 9.81 м/с². Подставим эти значения в формулу:

• Объем шара = 100 м³
• Плотность воздуха = 1/3 кг/м³ ≈ 0.333 кг/м³
• g ≈ 9.81 м/с²

Теперь вычислим вес вытесненного воздуха:

Вес вытесненного воздуха = 100 м³ 0.333 кг/м³ 9.81 м/с²

Сначала найдем вес вытесненного воздуха:

• 100 * 0.333 = 33.3 кг (это масса вытесненного воздуха)
• Теперь умножим на g: 33.3 кг * 9.81 м/с² ≈ 326.7 Н (это подъемная сила)

Теперь мы знаем, что подъемная сила составляет примерно 326.7 Н. Теперь найдем, сколько из этой силы уходит на поддержание самого шара.

Масса самого шара равна 50 кг, следовательно, его вес:

Вес шара = Масса шара * g

• Вес шара = 50 кг * 9.81 м/с² = 490.5 Н

Теперь мы можем найти максимальную массу груза, которую может поднять шар. Для этого из подъемной силы вычтем вес шара:

Максимальная поднимаемая масса груза = Подъемная сила - Вес шара

• Максимальная поднимаемая масса груза = 326.7 Н - 490.5 Н

Однако, здесь мы видим, что вес шара больше подъемной силы, что значит, что шар не может поднять никакой груз, так как он сам тяжелее, чем воздух, который он вытесняет.

Ответ: максимальная масса груза, которую может поднять воздушный шар, составляет 0 кг, так как он сам не может подняться.