Номер 19, страница 52, часть 2 - гдз по физике 7 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава IV. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Плавание тел. Параграф 21. Плавание тел - номер 19, страница 52.

Условие.

19. Почему плавающий в воздухе воздушный шар начинает подниматься выше, если выбросить из корзины часть груза?

Решение.

Решение

На воздушный шар, который плавает в воздухе, то есть находится на постоянной высоте, действуют две основные силы: сила тяжести $F_g$, направленная вертикально вниз, и выталкивающая сила (сила Архимеда) $F_A$, направленная вертикально вверх. Поскольку шар находится в равновесии, эти силы равны по величине: $F_A = F_g$.

Сила тяжести $F_g$ пропорциональна общей массе системы, которая включает массу оболочки шара, корзины, оборудования и груза: $F_g = m_{общая} \cdot g$.

Когда из корзины выбрасывают часть груза, общая масса шара $m_{общая}$ уменьшается. Следовательно, уменьшается и действующая на него сила тяжести $F_g$. Выталкивающая сила $F_A$, которая зависит от объема шара и плотности окружающего воздуха, в первый момент остается прежней.

В результате этого равновесие сил нарушается. Выталкивающая сила становится больше силы тяжести ($F_A > F_g$). Появляется результирующая сила, направленная вверх, которая, согласно второму закону Ньютона, придает шару ускорение в этом направлении. Шар начинает подниматься.

Подъем будет продолжаться до тех пор, пока шар не достигнет новой высоты, где плотность воздуха меньше. Уменьшение плотности воздуха приведет к уменьшению выталкивающей силы. Подъем прекратится, когда выталкивающая сила снова уравновесится с новой, уменьшенной силой тяжести.

Ответ: Когда из корзины выбрасывают груз, общая масса воздушного шара уменьшается, что приводит к уменьшению силы тяжести. Выталкивающая сила, действующая со стороны воздуха, становится больше силы тяжести, и в результате шар начинает подниматься вверх.