Какова будет подъемная сила гелиевого аэростата объемом 2×10^4 м^3 на высоте 10 км над морским уровнем, если

Тема вопроса: Подъемная сила гелиевого аэростата

Пояснение: Подъемная сила гелиевого аэростата обусловлена разницей плотности газа внутри аэростата и плотности окружающей его среды. Плотность гелия намного меньше плотности воздуха, поэтому гелий внутри аэростата создает всплывающую силу, что позволяет ему подниматься в воздухе. Формула для подъемной силы аэростата:

$$P = \rho_{воздуха} \cdot g \cdot V$$

где P - подъемная сила аэростата, $\rho_{воздуха}$ - плотность воздуха, g - ускорение свободного падения, V - объем аэростата.

Плотность воздуха зависит от высоты над уровнем моря и может быть рассчитана следующей формулой:

$$\rho_{воздуха} = \rho_0 \cdot e^{-\frac{h}{H}}$$

где $\rho_0$ - плотность воздуха на уровне моря, h - высота над уровнем моря, H - масштабная высота атмосферы.

В данной задаче говорится о высоте 10 км над морским уровнем. Пусть H = 8 км.

Шаг 1: Рассчитаем плотность воздуха на данной высоте, используя формулу.

$$\rho_{воздуха} = \rho_0 \cdot e^{-\frac{10}{8}}$$

Шаг 2: Рассчитаем подъемную силу аэростата, используя формулу.

$$P = \rho_{воздуха} \cdot g \cdot V$$

Подставляя известные значения, получим ответ.

Доп. материал: Плотность воздуха на высоте 10 км составляет 0,25 кг/м^3. Объем гелиевого аэростата равен 2×10^4 м^3. Ускорение свободного падения принимается равным 9,8 м/с^2. Рассчитайте подъемную силу аэростата.

Совет: Понимание принципа действия подъемной силы аэростата поможет лучше понять, как она зависит от разницы плотностей воздуха и гелия.

Задание: Гелиевый аэростат объемом 3×10^4 м^3 летит на высоте 5 км над морским уровнем. Рассчитайте подъемную силу аэростата, если его оболочка открыта снизу.