Номер 3, страница 200 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 56. Воздухоплавание. Вопросы - номер 3, страница 200.

Условие.

Решение.

3. Какими газами наполняют аэростаты? Почему именно ими?

Аэростаты наполняют газами, плотность которых значительно меньше плотности воздуха (около $1.29$ кг/м³ при нормальных условиях). Выбор газа обусловлен его подъёмной силой, безопасностью и стоимостью. Подъёмная сила аэростата $F_{под}$ определяется разностью между силой Архимеда $F_{А}$ и весом газа-наполнителя $P_{газа}$: $F_{под} = F_{А} - P_{газа} = gV(\rho_{возд} - \rho_{газа})$, где $\text{V}$ — объём оболочки, $\text{g}$ — ускорение свободного падения, $\rho_{возд}$ и $\rho_{газа}$ — плотности воздуха и газа соответственно. Таким образом, чем меньше плотность газа, тем больше подъёмная сила. Используются следующие газы:

Нагретый воздух: Применяется в тепловых воздушных шарах (монгольфьерах). Воздух в оболочке нагревается горелкой, его плотность падает, и он становится легче окружающего холодного воздуха. Это самый дешёвый и безопасный (негорючий) вариант.

Водород ($H_2$): Самый лёгкий из всех газов, обеспечивает максимальную подъёмную силу. Однако он чрезвычайно горюч и образует с воздухом взрывоопасную смесь. Из-за этого риска его применение сегодня ограничено в основном беспилотными метеозондами.

Гелий ($\text{He}$): Второй по лёгкости газ, его подъёмная сила лишь ненамного меньше, чем у водорода. Главное преимущество гелия — он является инертным газом, то есть абсолютно негорюч и безопасен. По этой причине гелий используется в большинстве современных дирижаблей и газовых аэростатов, несмотря на его высокую стоимость и ограниченность запасов.

Ответ: Аэростаты наполняют нагретым воздухом, водородом или гелием. Эти газы выбирают потому, что их плотность значительно меньше плотности воздуха, что позволяет создать необходимую для полёта подъёмную силу. Выбор конкретного газа зависит от баланса между подъёмной силой, безопасностью и стоимостью.