Какая плотность воздуха, если архимедова сила, действующая на воздушный шар, наполненный водородом, равна 60 ньютонам

Суть вопроса: Плотность воздуха

Разъяснение: Для решения данной задачи нам необходимо воспользоваться законом Архимеда. Согласно этому закону, величина архимедовой силы равна разнице между весом погруженного в жидкость (газ) тела и весом вытесненной им жидкости (газа). В нашем случае архимедова сила равна 60 ньютонам, что означает, что шар получает дополнительную силу со стороны вытесненного воздуха.

Мы знаем, что объем шара составляет 30 кубических метров и плотность водорода равна 0,09 кг/м3. Чтобы найти плотность воздуха, мы должны найти разницу между плотностью водорода и плотностью воздуха.

Архимедова сила равна разнице весов вытесненного воздуха и веса шара. Так как шар находится на высоте 15 км, где давление воздуха ниже, мы должны учесть это в решении задачи. Воздушная плотность увеличивается с уменьшением высоты. В данном случае мы решаем задачу на уровне моря, где плотность воздуха составляет около 1,3 кг/м3.

Используя формулу архимедовой силы (Fа), где Fа = ρзв * Vш * g (где ρзв - плотность воздуха, Vш - объем шара, g - ускорение свободного падения), и зная, что архимедова сила равна 60 ньютонам, мы можем решить уравнение и найти плотность воздуха.

Подставляя значения в уравнение, мы получаем: 60 = ρзв * 30 * 9,8. Решая это уравнение, мы найдем, что плотность воздуха равна примерно 0,22 кг/м3, что соответствует варианту ответа б).

Демонстрация: Какая плотность воздуха, если архимедова сила, действующая на воздушный шар, наполненный водородом, равна 60 ньютонам и шар поднялся на высоту 15 км? Воздушный шар имеет объем 30 кубических метров и плотность водорода составляет 0,09 кг/м3.

Совет: Чтобы легче понять эту тему, полезно знать основы закона Архимеда и уметь применять его формулу для различных задач. Кроме того, важно помнить, что плотность воздуха зависит от высоты, на которой находится объект.

Дополнительное упражнение: Если архимедова сила, действующая на погруженный в воду шар, равна 30 ньютонам, а плотность воды составляет 1000 кг/м3, найдите объем шара.