Как изменится подъемная сила шара объемом 800м3, если нагреть гелий на 20 К? Предположим, что оболочка не растяжима

Тема вопроса: Изменение подъемной силы шара при нагревании гелия

Пояснение: Подъемная сила шара обусловлена разницей между его собственной плотностью и плотностью окружающей среды. При нагревании гелия, его плотность уменьшается, что приводит к увеличению подъемной силы шара.

Для того чтобы рассчитать изменение подъемной силы, воспользуемся формулой:

F = (V * (ρг - ρв)) * g,

где F - подъемная сила, V - объем шара, ρг - плотность газа, ρв - плотность окружающей среды, g - ускорение свободного падения.

Предположим, что плотность гелия до нагревания составляет 0,18 кг/м³, а плотность воздуха около шара составляет примерно 1,2 кг/м³. Ускорение свободного падения g примем равным 9,8 м/с².

Тогда первоначальная подъемная сила F0 равна:

F0 = (800 * (0,18 - 1,2)) * 9.8 = -8928 Н.

При нагревании гелия на 20 К, его плотность уменьшится. Допустим, что плотность гелия при новой температуре составляет 0,15 кг/м³.

Тогда изменение подъемной силы ΔF может быть рассчитано следующим образом:

ΔF = (800 * (0,15 - 1,2)) * 9.8 = -9208 Н.

Таким образом, подъемная сила шара изменится на -9208 Н.

Пример:

Учащийся хочет рассчитать изменение подъемной силы шара, объем которого составляет 800 м³, при нагревании гелия на 20 К.

Совет:

Для лучшего понимания и запоминания темы, рекомендуется изучить связь между плотностью газа и его температурой, а также формулу для расчета подъемной силы шара.

Задача для проверки:

Если плотность гелия при нагревании уменьшится до 0,12 кг/м³, как изменится подъемная сила шара?