Какие силы воздействуют на шарик, который держит Алмагуль на нити, наполненной водородом? При каких условиях шарик

Искандер

42

Шарик, который держит Алмагуль на нити, наполненной водородом, находится в поле гравитационной силы и силы Архимеда. Применим законы Ньютона для понимания сил, действующих на шарик.

Первая сила, действующая на шарик, - это сила тяжести (Fтяжести). В этом случае сила тяжести направлена вниз, в сторону земли. Она определяется массой шарика (m) и ускорением свободного падения (g), которое на Земле принимает значение около 9,8 м/с². Таким образом, Fтяжести = m * g.

Вторая сила, действующая на шарик, - это сила Архимеда (FАрхимеда). Шарик, наполненный водородом, испытывает поддерживающую силу, равную весу вытесненного водорода. Эта сила направлена вверх и равна весу вытесненной воздухом массы водорода. В данном случае, масса водорода (M) будет зависеть от объема шарика и плотности водорода (p). Таким образом, FАрхимеда = M * g.

Чтобы шарик оставался неподвижным, сумма этих двух сил должна быть равна нулю: Fтяжести + FАрхимеда = 0. Из этого следует, что масса шарика (m) должна быть равна массе вытесненного водорода (M).

Если освободить нить, то шарик будет двигаться вверх под воздействием силы Архимеда. Притяжение земли, или сила тяжести, будет по-прежнему действовать на шарик, но будет превышено силой Архимеда, и шарик начнет подниматься.

Вывод: на шарик, который держит Алмагуль на нити, наполненной водородом, воздействуют две силы - сила тяжести и сила Архимеда. Чтобы шарик оставался неподвижным, масса шарика должна быть равна массе вытесненного водорода. Если освободить нить, шарик поднимется вверх под воздействием силы Архимеда, превышающей силу тяжести.