Мальчик держит на нити шарик, наполненный водородом. Определи, действия каких сил компенсируют друг друга.

(Отметь правильный вариант ответа.)

Действие силы притяжения к Земле компенсируется действием силы натяжения нити
Действие силы притяжения к Земле компенсируется действием выталкивающей силы воздуха
В данном случае не действуют никакие силы
Действие выталкивающей силы воздуха и силы натяжения нити компенсируется действием силы притяжения к Земле

В данном случае правильным ответом является:

Действие выталкивающей силы воздуха и силы натяжения нити компенсируется действием силы притяжения к Земле.

Разберём это подробнее:

1. Сила притяжения к Земле (сила тяжести) действует на шарик, направленная вниз. Она равна произведению массы шарика (вместе с водородом) на ускорение свободного падения.

2. Выталкивающая сила воздуха (архимедова сила) направлена вверх. Она возникает из-за того, что шарик вытесняет часть воздуха, и её величина равна весу вытесненного воздуха. Поскольку шарик наполнен лёгким водородом, выталкивающая сила воздуха значительна.

3. Сила натяжения нити действует вдоль нити, направлена вверх, удерживая шарик.

Для шарика в равновесии (он ни поднимается, ни опускается) сумма всех сил равна нулю. Это значит, что сила притяжения (вниз) уравновешивается двумя силами, действующими вверх: выталкивающей силой воздуха и силой натяжения нити.