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.