Почему воздушный шар, находящийся в воздухе, начинает подниматься выше, если из корзины выбросить часть груза?

Физика 11 класс Архимедова сила воздушный шар подъём груз физика Закон Архимеда Плотность давление силы аэростатика принцип плавания Новый

Чтобы понять, почему воздушный шар начинает подниматься выше, если из корзины выбросить часть груза, давайте рассмотрим несколько ключевых понятий из физики, связанных с принципом Архимеда и законом сохранения энергии.

1. Принцип Архимеда:

Этот принцип гласит, что на любое тело, погруженное в жидкость или газ, действует сила, равная весу вытесненного им объема жидкости или газа. В случае воздушного шара эта сила называется подъемной силой.

2. Подъемная сила:

Подъемная сила, действующая на воздушный шар, определяется по формуле:

• Fподъемная = Vвытесненного газа * ρгаза * g

где:

• Vвытесненного газа - объем газа, вытесненного шаром;
• ρгаза - плотность окружающего воздуха;
• g - ускорение свободного падения.

3. Вес шара:

Вес воздушного шара можно выразить как:

• Fвес = (mшара + mгруза) * g

где:

• mшара - масса самого шара;
• mгруза - масса груза в корзине.

4. Условия для подъема:

Воздушный шар будет подниматься, если подъемная сила больше, чем вес шара. То есть:

• Fподъемная > Fвес.

5. Что происходит при выбрасывании груза:

Когда мы выбрасываем часть груза из корзины, масса груза (mгруза) уменьшается. Это приводит к уменьшению общего веса шара:

• Fвес = (mшара + mгруза') * g, где mгруза' - новая масса груза.

Теперь, когда вес шара стал меньше, подъемная сила, которая остается прежней, становится больше веса шара:

• Fподъемная > Fвес.

6. Результат:

Из-за этого разница между подъемной силой и весом шара увеличивается, и воздушный шар начинает подниматься. Таким образом, выбрасывание груза уменьшает вес шара, что позволяет ему легче подниматься в воздух.

В заключение, подъемная сила, действующая на воздушный шар, превышает его вес после выбрасывания груза, что и приводит к его подъему.