Уточнение деталей вопроса
Воздушный шар объёмом 30 м3 наполнен водородом плотностью 0,09 кг/м3. Плотность окружающего шар воздуха равна 1,3 кг/м3. Какова должна быть масса оболочки шара с грузом mшг, чтобы шар начал равномерно подниматься в воздух?
Ответ на вопрос
Для того чтобы воздушный шар начал равномерно подниматься в воздух, необходимо, чтобы его плотность была меньше плотности окружающего воздуха. Для расчета массы оболочки шара с грузом mшг, необходимо учитывать массу самого шара и груза, а также объем водорода, необходимый для подъема.
Объем водорода, необходимый для подъема, можно рассчитать по формуле:
Vвод = (mшар + mгруз) / ρвод
где Vвод — объем водорода, необходимый для подъема, mшар — масса оболочки шара, mгруз — масса груза, ρвод — плотность водорода.
Подставляя известные значения, получаем:
Vвод = (mшар + mгруз) / 0,09
Объем шара равен 30 м3, поэтому:
Vшар = 30 м3
Объем шара можно выразить через радиус шара:
Vшар = (4/3)πr3
Откуда:
r = (3Vшар / 4π)1/3
Подставляя известные значения, получаем:
r = (3*30 / 4π)1/3 ≈ 1,94 м
Плотность шара можно рассчитать по формуле:
ρшар = mшар / Vшар
Подставляя известные значения, получаем:
ρшар = mшар / 30
Плотность шара должна быть меньше плотности окружающего воздуха:
ρшар < 1,3 кг/м3 Таким образом, для того чтобы воздушный шар начал равномерно подниматься в воздух, необходимо подобрать массу оболочки шара с грузом таким образом, чтобы его плотность была меньше плотности окружающего воздуха. Расчет массы оболочки шара с грузом mшг зависит от массы груза и объема водорода, необходимого для подъема.