Каким образом аэростат массой 425 кг перемещается вниз с постоянной скоростью? Что происходит с аэростатом после

Skat

63

Чтобы понять, каким образом аэростат перемещается вниз с постоянной скоростью, нам необходимо рассмотреть воздействующие на него силы и проанализировать изменения при сбрасывании массы.

Аэростат, как правило, наполнен газом, например, гелием. В этом состоянии он имеет некоторую массу и объем, которые мы обозначим соответственно как $m_{\text{сум}}$ и $V_{\text{сум}}$. При этом газ внутри аэростата оказывает на стенки аэростата силу давления ($F_{\text{давление}}$).

Теперь рассмотрим силы, которые действуют на аэростат. Во-первых, есть сила тяжести, которая действует вниз и определяется массой аэростата ($m_{\text{сум}}$) и ускорением свободного падения ($g$). Эта сила равна $F_{\text{тяж}}=m_{\text{сум}}\cdot g$.

Во-вторых, есть сила архимедовой поддержки, которая направлена вверх и возникает благодаря разнице плотностей газа внутри аэростата и окружающей атмосферы. Эта сила равна весу вытесненного газа и определяется формулой:

$$F_{\text{арх}}={\rho }_{\text{возд}}\cdot g\cdot V_{\text{полез}}$$

где ${\rho }_{\text{возд}}$ - плотность воздуха, а $V_{\text{полез}}$ - объем аэростата минус объем массы, которую мы собираемся сбросить.

Таким образом, если аэростат перемещается вниз с постоянной скоростью, то сила тяжести равна силе архимедовой поддержки.

Перейдем к рассмотрению события сбрасывания массы. После сбрасывания массы, масса аэростата уменьшается (обозначим ее как $m_{\text{ост}}$), а, следовательно, и общая масса аэростата ($m_{\text{сум}}$) уменьшается на такую же величину.

Так как вес сброшенной массы обычно много меньше силы архимедовой поддержки, то аэростат продолжает перемещаться вниз с той же постоянной скоростью. То есть после сбрасывания массы, аэростат остается в равновесии сил, и его вес всё еще равен силе архимедовой поддержки.

Надеюсь, данное объяснение поможет вам понять, каким образом аэростат перемещается вниз с постоянной скоростью и что происходит с ним после сбрасывания массы. Если возникнут какие-либо вопросы, не стесняйтесь задавать.