Какой объем должен иметь шарик, заполненный гелием, чтобы поднять брусок массой 0.1 кг с поверхности земли? Массой

Предмет вопроса: Архимедова сила и плавание тела в жидкости

Описание: Чтобы решить эту задачу, мы можем использовать принцип Архимеда, который утверждает, что всплывающее тело в жидкости получает поддержку силой, равной весу вытесненной жидкости.

Мы знаем, что масса бруска равна 0.1 кг и что плотность воздуха равна 1.29 кг/м3. Плотность гелия равна 0.18 кг/м3, что означает, что гелий легче воздуха. Таким образом, шарик, заполненный гелием, будет создавать архимедову силу, направленную вверх.

Для решения задачи, нам нужно найти объем гелия, необходимый для создания подъемной силы, равной весу бруска. Формула, которую мы будем использовать, выглядит следующим образом: Подъемная сила = плотность жидкости * гравитационная постоянная * объем вытесненной жидкости.

Масса бруска (m) равна 0.1 кг. Гравитационная постоянная (g) равна 9.8 м/с2. Плотность жидкости (ρ) равна разности между плотностью гелия и плотностью воздуха, то есть 0.18 кг/м3 - 1.29 кг/м3.

Давайте найдем объем гелия, используя формулу подъемной силы:

Масса бруска * Гравитационная постоянная = (Плотность гелия - Плотность воздуха) * Объем гелия * Гравитационная постоянная.

Объем гелия = Масса бруска / (Плотность гелия - Плотность воздуха) = 0.1 кг / (0.18 кг/м3 - 1.29 кг/м3).

Выполнив вычисления, мы найдем необходимый объем гелия для поднятия бруска с поверхности земли.

Дополнительный материал:
Задача: Какой объем должен иметь шарик, заполненный гелием, чтобы поднять брусок массой 0.1 кг с поверхности земли?

Совет: При решении задач, связанных с архимедовой силой и плаванием тела в жидкости, важно помнить, что архимедова сила направлена вверх и равна весу вытесненной жидкости. Учитывайте силы, действующие на тело в разных направлениях и применяйте соответствующие формулы.

Задача на проверку: Если масса бруска составляет 0.2 кг, какой объем гелия потребуется для его поднятия с поверхности земли? (Учтите, что плотность гелия равна 0.18 кг/м3, а плотность воздуха равна 1.29 кг/м3)

Физика: Шар, заполненный гелием

Разъяснение: Чтобы решить эту задачу, нам необходимо воспользоваться принципом Архимеда и формулой для объема шара.

Принцип Архимеда гласит, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует подъемная сила, равная весу вытесненной им жидкости или газа. Следовательно, чтобы поднять брусок массой 0.1 кг, подъемная сила должна равняться его весу.

Формула для веса тела: Вес = масса × ускорение свободного падения (g). Здесь g примерно равен 9.8 м/с² на поверхности Земли.

Формула для объема шара: V = (4/3) × π × R³, где R - радиус шара.

Мы знаем, что плотность гелия равна 0.18 кг/м³. Значит, подъемная сила на шар равна разности веса вытесненного гелия и веса самого газа.

Теперь мы можем воспользоваться формулой для подъемной силы, чтобы найти объем шара.

Доп. материал:
Задача: Какой объем должен иметь шарик, заполненный гелием, чтобы поднять брусок массой 0.1 кг с поверхности земли?

Решение:
1. Найдем величину веса бруска: Вес = масса × g = 0.1 кг × 9.8 м/с² = 0.98 Н.
2. Подъемная сила на шарик должна быть равной весу бруска.
3. Вес газа в шаре равен масса газа × g. Поэтому разность веса гелия и веса воздуха в шаре равна подъемной силе.
4. Подъемная сила = Вес гелия - Вес воздуха = масса гелия × g - масса воздуха × g.
5. Вес гелия равен плотность гелия × объем шара × g.
6. Вес воздуха в шаре равен плотность воздуха × объем шара × g.
7. Теперь мы можем записать уравнение: масса гелия × g - масса воздуха × g = плотность гелия × объем шара × g - плотность воздуха × объем шара × g.
8. Упрощаем: (плотность гелия - плотность воздуха) × объем шара × g = масса гелия × g.
9. Делим обе части на (плотность гелия - плотность воздуха): объем шара = (масса гелия × g) / (плотность гелия - плотность воздуха).
10. Подставляем значения: объем шара = (0.1 кг × 9.8 м/с²) / (0.18 кг/м³ - 1.29 кг/м³).

Совет: Когда работаешь с задачами, связанными с принципом Архимеда, важно помнить, что подъемная сила равна весу вытесненного газа или жидкости. Также обрати внимание на единицы измерения, чтобы все значения были одинаковыми.

Дополнительное задание:
Какой объем должен иметь шарик, заполненный водой, чтобы поднять брусок массой 0.5 кг с поверхности воды? Плотность воды равна 1000 кг/м³, а плотность воздуха равна 1.29 кг/м³.