Аэростат объемом 1000 м3 заполнен гелием Плотность гелия 0,18 кг/м3. Плотность воздуха 1,29 кг/м3. На аэростат действует выталкивающая сила?

Да, на аэростат действительно действует выталкивающая сила. Рассмотрим подробное объяснение этого процесса.

1. Что такое сила Архимеда?

Сила Архимеда — это сила, с которой жидкость или газ выталкивает объект, погружённый в них. Эта сила направлена вверх и равна весу выталкиваемого объёма жидкости или газа, который был вытолкнут объектом. Для аэростата, который находится в воздухе, выталкивающая сила будет равна весу воздуха, выталкиваемого аэростатом.

2. Как рассчитать силу Архимеда?

Для этого нужно вычислить массу выталкиваемого воздуха и использовать её для нахождения силы Архимеда. Сила Архимеда определяется по формуле:

$F_{\text{выталкивающая}} = \rho_{\text{воздуха}} \cdot g \cdot V_{\text{аэростата}}$

где:

• $F_{\text{выталкивающая}}$ — сила Архимеда (выталкивающая сила),
• $\rho_{\text{воздуха}}$ — плотность воздуха (1,29 кг/м³),
• $g$ — ускорение свободного падения (примерно 9,8 м/с²),
• $V_{\text{аэростата}}$ — объём аэростата (1000 м³).

Подставим данные в формулу:

3. Что происходит с аэростатом?

Аэростат заполнен гелием, плотность которого гораздо меньше плотности воздуха. Это означает, что масса аэростата будет меньше, чем масса выталкиваемого объёма воздуха. Для определения веса аэростата (массы гелия) можно использовать следующую формулу:

$M_{\text{гелий}} = \rho_{\text{гелия}} \cdot V_{\text{аэростата}}$

где:

• $M_{\text{гелий}}$ — масса гелия в аэростате,
• $\rho_{\text{гелия}}$ — плотность гелия (0,18 кг/м³),
• $V_{\text{аэростата}}$ — объём аэростата (1000 м³).

Подставим данные:

Теперь находим вес гелия:

4. Итоговый результат:

Сравнив силу Архимеда с весом аэростата, можно сделать следующие выводы:

• Выталкивающая сила: 12,642 Н.
• Вес аэростата: 1764 Н.

Видно, что выталкивающая сила значительно меньше веса аэростата. Это означает, что аэростат не будет подниматься вверх, если его масса больше выталкивающей силы, и он останется на месте или начнёт опускаться.

Ответ:

Да, на аэростат действует выталкивающая сила, однако в данном случае она гораздо меньше веса аэростата. Это означает, что аэростат будет иметь тенденцию опускаться, если не будет предпринято дополнительных мер для его подъёма, например, нагревание газа внутри аэростата или использование другого газа с меньшей плотностью, чем гелий.