Номер 3, 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 № 2 - номер 3, страница 71.

Решение.

Балласт на воздушном шаре — это дополнительный груз (чаще всего мешки с песком), который берут на борт для управления вертикальным движением шара, то есть его подъемом и спуском. Использование балласта основано на фундаментальных физических принципах.

Полет воздушного шара подчиняется закону Архимеда. На шар, погруженный в атмосферу, действует выталкивающая сила $F_A$, направленная вверх. Эта сила равна весу воздуха, вытесненного объемом шара: $F_A = \rho_{в} \cdot g \cdot V$, где $\rho_{в}$ — плотность окружающего воздуха, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, а $\text{V}$ — объем шара. Одновременно на шар действует сила тяжести $F_т$, направленная вниз: $F_т = m_{общ} \cdot g$, где $m_{общ}$ — это общая масса всего аэростата (оболочки, гондолы, пассажиров, оборудования и балласта).

Соотношение этих двух сил определяет, будет ли шар подниматься, опускаться или находиться в равновесии:

• Если выталкивающая сила больше силы тяжести ($F_A > F_т$), шар поднимается.
• Если сила тяжести больше выталкивающей силы ($F_A < F_т$), шар опускается.
• Если силы равны ($F_A = F_т$), шар зависает на одной высоте.

Сбрасывая балласт, пилот уменьшает общую массу шара $m_{общ}$. Это приводит к мгновенному уменьшению силы тяжести $F_т$, в то время как выталкивающая сила $F_A$ остается прежней (поскольку объем шара и плотность окружающего воздуха не изменились). В результате нарушается равновесие сил, и подъемная сила начинает преобладать, что заставляет шар набирать высоту или замедлять спуск.

Таким образом, балласт является важным инструментом для точного и быстрого управления полетом. Он позволяет:

1. Набирать высоту: Чтобы подняться выше, не расходуя дополнительное топливо на нагрев воздуха, пилот может сбросить часть балласта.
2. Замедлять спуск: При снижении, особенно перед посадкой, сброс небольшого количества балласта помогает уменьшить вертикальную скорость и совершить мягкое приземление.
3. Преодолевать препятствия: Если на пути шара возникает препятствие (например, линия электропередач или высокое дерево), быстрый сброс балласта позволяет немедленно набрать высоту и избежать столкновения.

Ответ: Балласт берут для управления высотой полета воздушного шара. Сбрасывая балласт, пилот уменьшает общую массу шара, что позволяет ему набирать высоту, замедлять спуск для мягкой посадки или оперативно преодолевать препятствия.