Номер 1, страница 71 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Самостоятельные работы. СР-40. Воздухоплавание. Вариант № 1 - номер 1, страница 71.

Решение.

1. Подъём воздушного шара осуществляется на основе закона Архимеда, который применим не только к жидкостям, но и к газам. Согласно этому закону, на любое тело, погруженное в газ (в данном случае, в атмосферный воздух), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненного этим телом газа. Эта сила называется силой Архимеда.

На воздушный шар действуют две основные силы:

1. Сила Архимеда ($F_A$), направленная вертикально вверх.
2. Сила тяжести ($F_g$), направленная вертикально вниз. Она складывается из веса оболочки шара, корзины, оборудования, пассажиров и веса нагретого воздуха внутри шара.

Для того чтобы воздушный шар начал подниматься, необходимо, чтобы выталкивающая сила Архимеда была больше силы тяжести:

$F_A > F_g$

Сила Архимеда определяется по формуле:

$F_A = \rho_{окр} \cdot g \cdot V$

где $\rho_{окр}$ – плотность окружающего (холодного) воздуха, $\text{g}$ – ускорение свободного падения, а $\text{V}$ – объём шара.

Суммарная сила тяжести равна:

$F_g = (m_{шара} + m_{воздуха}) \cdot g = (m_{шара} + \rho_{внутр} \cdot V) \cdot g$

где $m_{шара}$ – масса конструкции шара (оболочка, корзина, горелка и т.д.), а $\rho_{внутр}$ – плотность нагретого воздуха внутри шара.

Таким образом, условие для подъёма шара выглядит так:

$\rho_{окр} \cdot g \cdot V > (m_{шара} + \rho_{внутр} \cdot V) \cdot g$

Чтобы это условие выполнялось, необходимо уменьшить плотность воздуха внутри шара ($\rho_{внутр}$) по сравнению с плотностью окружающего воздуха ($\rho_{окр}$). Это достигается с помощью газовой горелки, которая нагревает воздух внутри оболочки. При нагревании газ расширяется, его плотность уменьшается. Когда плотность внутреннего воздуха становится достаточно низкой, разница плотностей ($\rho_{окр} - \rho_{внутр}$) создает подъемную силу, достаточную для преодоления веса всей конструкции, и шар начинает подниматься.

Ответ: Подъём воздушного шара происходит за счет того, что воздух внутри его оболочки нагревается горелкой. Нагретый воздух становится менее плотным, чем окружающий холодный воздух. Согласно закону Архимеда, на шар начинает действовать выталкивающая сила, которая превышает суммарный вес шара (включая конструкцию и горячий воздух), что и заставляет его подниматься вверх.