Какую массу груза может поднять воздушный шар, наполненный водородом, если его масса составляет 450 кг, а объем равен 1600 м³?

Физика 7 класс Подъемная сила и закон Архимеда масса груза воздушный шар водород объём физика 7 класс подъёмная сила масса шара расчет массы физические законы Новый

Для того чтобы определить, какую массу груза может поднять воздушный шар, наполненный водородом, нам нужно рассмотреть несколько факторов, включая массу самого шара, объем газа и плотность водорода, а также плотность воздуха.

Шаг 1: Определим плотность водорода и воздуха.

• Плотность водорода при нормальных условиях (0°C и 1 атм) составляет примерно 0.0899 кг/м³.
• Плотность воздуха при тех же условиях составляет примерно 1.225 кг/м³.

Шаг 2: Рассчитаем массу водорода в шаре.

Для этого используем формулу:

Масса = Плотность × Объем.

Таким образом, масса водорода в шаре:

Масса водорода = 0.0899 кг/м³ × 1600 м³ = 143.84 кг.

Шаг 3: Рассчитаем подъемную силу.

Подъемная сила определяется по формуле:

Подъемная сила = (Плотность воздуха - Плотность водорода) × Объем × g,

где g - ускорение свободного падения, примерно равное 9.81 м/с².

Подъемная сила = (1.225 кг/м³ - 0.0899 кг/м³) × 1600 м³ × 9.81 м/с².

Сначала найдем разницу плотностей:

1.225 кг/м³ - 0.0899 кг/м³ = 1.1351 кг/м³.

Теперь подставим в формулу:

Подъемная сила = 1.1351 кг/м³ × 1600 м³ × 9.81 м/с² ≈ 17721.37 Н.

Шаг 4: Рассчитаем максимальную массу груза, которую может поднять шар.

Максимальная масса груза, которую может поднять шар, равна подъемной силе минус масса самого шара:

Максимальная масса груза = Подъемная сила / g - масса шара.

Максимальная масса груза = (17721.37 Н / 9.81 м/с²) - 450 кг ≈ 1800.0 кг - 450 кг = 1350.0 кг.

Ответ: Воздушный шар, наполненный водородом, может поднять груз массой примерно 1350 кг.