Какую массу гелия с плотностью 0,178 кг/м3 нужно использовать, чтобы поднять в воздух шар с полной нагрузкой 500 кг, если плотность воздуха составляет 1,29 кг/м3?

Физика 8 класс Тематика: Архимедова сила масса гелия плотность гелия подъёмная сила шар с нагрузкой плотность воздуха физика 8 класс задачи по физике гелий и воздух Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно понять, как работает подъемная сила газа, такого как гелий, в воздухе. Подъемная сила создается за счет разницы плотностей гелия и воздуха.

Шаг 1: Определим подъемную силу.

Подъемная сила (F) равна разнице весов вытесненного воздуха и веса самого гелия. По закону Архимеда, подъемная сила равна весу вытесненного объема воздуха. Она может быть рассчитана по формуле:

F = V * (ρ_воздуха - ρ_гелия)

где:

• F – подъемная сила (в Ньютонах);
• V – объем гелия (в м³);
• ρ_воздуха – плотность воздуха (1,29 кг/м³);
• ρ_гелия – плотность гелия (0,178 кг/м³).

Шаг 2: Определим необходимую подъемную силу.

Для того чтобы поднять шар с полной нагрузкой 500 кг, подъемная сила должна быть больше или равна весу этого шара:

F_необходимая = m * g

где:

• m – масса (500 кг);
• g – ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²).

Таким образом, вес шара будет:

F_необходимая = 500 кг * 9,81 м/с² = 4905 Н.

Шаг 3: Найдем объем гелия, необходимый для создания подъемной силы.

Теперь мы можем выразить объем гелия из формулы подъемной силы:

V = F / (ρ_воздуха - ρ_гелия)

Подставим известные значения:

V = 4905 Н / (1,29 кг/м³ - 0,178 кг/м³) = 4905 Н / 1,112 кг/м³ ≈ 4415,5 м³.

Шаг 4: Рассчитаем массу гелия.

Теперь, зная объем гелия, мы можем найти его массу, используя формулу:

m_гелия = V * ρ_гелия

Подставим значения:

m_гелия = 4415,5 м³ * 0,178 кг/м³ ≈ 786,5 кг.

Итак, для поднятия шара с полной нагрузкой 500 кг нужно использовать примерно 786,5 кг гелия.