Какая поддерживающая сила действует на шар-зонд объемом 8 кубических метров, который заполняют гелием перед

Звездопад_Фея

38

Когда шар-зонд запускается в верхние слои атмосферы, на него начинают действовать несколько сил. Одна из них - сила Архимеда. Сила Архимеда возникает из-за разницы плотности шара и окружающей атмосферы. В данном случае шар заполняется гелием, который имеет очень маленькую плотность по сравнению с воздухом. Поэтому, когда шар находится в воздухе, сила Архимеда поддерживает его в воздухе и препятствует его падению.

Чтобы рассчитать силу Архимеда, используем следующую формулу:

\[F_{\text{Арх}} = \rho \cdot g \cdot V\]

где:
\(F_{\text{Арх}}\) - сила Архимеда,
\(\rho\) - плотность среды,
\(g\) - ускорение свободного падения,
\(V\) - объем занятый гелием.

В данной задаче стоит учесть, что гелий является газом, плотность которого зависит от условий. Поэтому используем плотность газа при стандартных условиях (\(25^\circ C\) и \(1 \, \text{атм}\)), которая равна примерно \(0.179 \, \text{кг/м}^3\).

Также известно, что ускорение свободного падения постоянное и равно примерно \(9.8 \, \text{м/с}^2\).

Теперь подставим все значения в формулу:

\[F_{\text{Арх}} = 0.179 \, \text{кг/м}^3 \cdot 9.8 \, \text{м/с}^2 \cdot 8 \, \text{м}^3\]

Выполняя несложные вычисления, получаем:

\[F_{\text{Арх}} \approx 14.09 \, \text{Н}\]

Таким образом, поддерживающая сила (сила Архимеда) на шар-зонд объемом 8 кубических метров, заполненным гелием перед его запуском в верхние слои атмосферы, составляет примерно 14.09 Ньютонов.