Каково соотношение подъемной силы аэростата, который наполнен водородом, к подъемной силе аэростата, наполненного гелием, если не учитывать массу гондолы и оболочки?

Физика 9 класс Подъёмная сила газов подъёмная сила аэростат водород гелий соотношение физика 9 класса

Ура! Давайте разберемся с подъемной силой аэростатов!

Подъемная сила аэростата зависит от разности плотностей газа внутри аэростата и окружающего воздуха. Водород и гелий — это два легких газа, которые используются для наполнения аэростатов, но у них разные плотности. Давайте рассмотрим их!

• Плотность водорода: примерно 0.08988 кг/м³
• Плотность гелия: примерно 0.1786 кг/м³
• Плотность воздуха: примерно 1.225 кг/м³

Теперь давайте рассмотрим подъемные силы:

• Подъемная сила водородного аэростата = (Плотность воздуха - Плотность водорода) * Объем
• Подъемная сила гелиевого аэростата = (Плотность воздуха - Плотность гелия) * Объем

Теперь, если мы возьмем соотношение этих подъемных сил, то получим:

1. Подъемная сила водорода: 1.225 - 0.08988 = 1.13512 кг/м³
2. Подъемная сила гелия: 1.225 - 0.1786 = 1.0464 кг/м³

Теперь находим соотношение:

Соотношение подъемной силы водородного аэростата к подъемной силе гелиевого аэростата:

1.13512 / 1.0464 ≈ 1.085

Вывод: Подъемная сила аэростата, наполненного водородом, примерно на 8.5% больше, чем у аэростата, наполненного гелием!

Это значит, что водородные аэростаты могут подниматься выше и легче, чем гелиевые! Как здорово, что наука открывает нам такие удивительные факты!

Чтобы понять соотношение подъемной силы аэростата, наполненного водородом, к подъемной силе аэростата, наполненного гелием, необходимо рассмотреть, как подъемная сила зависит от плотности газа, который заполняет аэростат.

Шаг 1: Определение подъемной силы

Подъемная сила аэростата определяется по формуле:

F = V * (ρ_воздуха - ρ_газ),

где:

• F - подъемная сила;
• V - объем аэростата;
• ρ_воздуха - плотность воздуха;
• ρ_газ - плотность газа, которым наполнен аэростат.

Шаг 2: Плотности газов

Теперь нам нужно знать плотности водорода и гелия:

• Плотность водорода (ρ_водорода) примерно равна 0.0899 кг/м³;
• Плотность гелия (ρ_гелия) примерно равна 0.1786 кг/м³;
• Плотность воздуха (ρ_воздуха) примерно равна 1.225 кг/м³.

Шаг 3: Подъемная сила для водорода

Теперь подставим значения для водорода:

F_водорода = V * (ρ_воздуха - ρ_водорода) = V * (1.225 - 0.0899) = V * 1.1351.

Шаг 4: Подъемная сила для гелия

Теперь подставим значения для гелия:

F_гелия = V * (ρ_воздуха - ρ_гелия) = V * (1.225 - 0.1786) = V * 1.0464.

Шаг 5: Соотношение подъемных сил

Теперь мы можем найти соотношение подъемной силы аэростата, наполненного водородом, к подъемной силе аэростата, наполненного гелием:

Соотношение = F_водорода / F_гелия = (V * 1.1351) / (V * 1.0464) = 1.1351 / 1.0464.

Шаг 6: Вычисление соотношения

Теперь вычислим это значение:

Соотношение ≈ 1.085.

Вывод:

Таким образом, соотношение подъемной силы аэростата, наполненного водородом, к подъемной силе аэростата, наполненного гелием, составляет примерно 1.085. Это означает, что аэростат с водородом будет иметь на 8.5% большую подъемную силу по сравнению с аэростатом, наполненным гелием.