· Задачі з фізики · 1 хв. читати

Наповнена гелієм куля об’ємом

Умова задачі: Наповнена гелієм куля об’ємом 1 м3 може підняти вантаж 1 кг. Який максимальний вантаж вона підніме, якщо її наповнити воднем?

Дано:
mг=1 кгm_г = 1 \, \text{ кг}
ρгелію=0.18кг/м3\rho_{\text{гелію}} = 0.18 \, \text{кг/м}^3
ρводню=0.09кг/м3\rho_{\text{водню}} = 0.09 \, \text{кг/м}^3
ρповітря=1.29кг/м3\rho_{\text{повітря}} = 1.29 \, \text{кг/м}^3
mмакс?m_{макс} - ?
Розв’язання:
Згідно з принципом Архімеда,
підйомна сила пропорційна різниці густин газів:
(ρповітряρгелію)=1,290,18=1,11кг/м3(\rho_{\text{повітря}} - \rho_{\text{гелію}}) = 1{,}29 - 0{,}18 = 1{,}11 \,\text{кг/м}^3

Різниця густин для водню:

(ρповітряρводню)=1,290,09=1,20кг/м3(\rho_{\text{повітря}} - \rho_{\text{водню}}) = 1{,}29 - 0{,}09 = 1{,}20 \,\text{кг/м}^3

Тоді вантаж для водню визначимо за пропорцією:

mводню=mгρповітряρгеліюρповітряρводню=1кг1,201,111,08кгm_{\text{водню}} = m_г \cdot \dfrac{\rho_{\text{повітря}} - \rho_{\text{гелію}}}{\rho_{\text{повітря}} - \rho_{\text{водню}}} = 1 \,\text{кг} \cdot \dfrac{1{,}20}{1{,}11} \approx 1{,}08 \,\text{кг}

Відповідь: куля, наповнена воднем, підніме приблизно 1,08 кг

Назад