Номер 1, страница 124 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Перышкин

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Параграф 54. Воздухоплавание - номер 1, страница 124.

Решение.

а) Для того чтобы воздушный шар начал подниматься вверх (взлетел), равнодействующая всех сил, действующих на него, должна быть направлена вверх. На шар действуют две основные силы: направленная вверх выталкивающая сила (сила Архимеда) $F_A$ и направленная вниз сила тяжести $F_{тяж}$ (включающая вес оболочки, газа внутри и полезного груза). Условие взлета: $F_A > F_{тяж}$. Таким образом, выталкивающая сила должна быть больше силы тяжести.
Чтобы воздушный шар взлетел, действующая на него выталкивающая сила $F_{А}$ должна быть больше силы тяжести $F_{тяж}$.

Ответ: больше.

б) Условие взлета шара $F_A > F_{тяж}$ можно выразить через плотности. Выталкивающая сила равна весу вытесненного воздуха: $F_A = \rho_{воздуха} \cdot g \cdot V$, где $\rho_{воздуха}$ – плотность окружающего воздуха, $\text{V}$ – объем шара, $\text{g}$ – ускорение свободного падения. Сила тяжести шара (без груза) равна $F_{тяж} = (m_{газа} + m_{оболочки})g = (\rho_{газа} \cdot V + m_{оболочки})g$, где $\rho_{газа}$ – плотность газа внутри шара. Для взлета необходимо, чтобы $\rho_{воздуха} \cdot g \cdot V > (\rho_{газа} \cdot V + m_{оболочки})g$. Это условие может выполняться только в том случае, если плотность газа внутри шара меньше плотности окружающего воздуха, так как это создает необходимую разницу для преодоления веса самого шара.
Шар взлетит, если плотность газа в шаре меньше плотности окружающего воздуха.

Ответ: меньше.

в) Груз, который может поднять воздушный шар, определяется его подъемной силой. Подъемная сила $F_{под}$ – это разность между выталкивающей силой и силой тяжести самого шара (его конструкции и газа внутри, без дополнительного груза): $F_{под} = F_A - F_{тяж(шара)}$. Максимальная масса груза, которую шар может поднять, равна отношению его подъемной силы к ускорению свободного падения: $m_{груза} = F_{под} / g$. Следовательно, для определения грузоподъемности необходимо рассчитать подъемную силу.
Чтобы выяснить, какой груз может поднять воздушный шар, надо определить его подъемную силу.

Ответ: его подъемную силу.

г) Воздушные шары (аэростаты) классифицируются по типу газа, создающего подъемную силу. Существуют три основные разновидности:
1. Монгольфьеры – шары, наполненные горячим воздухом. Плотность горячего воздуха меньше плотности холодного окружающего воздуха, что и создает подъемную силу.
2. Шарльеры – шары, наполненные газом, который легче воздуха при одинаковой температуре (например, водородом или гелием).
3. Розьеры – гибридные аэростаты, использующие одновременно и газ легче воздуха (например, гелий в одной камере), и подогретый воздух (в другой камере) для управления высотой полета.
Разновидности воздушных шаров: монгольфьеры, шарльеры, розьеры.

Ответ: монгольфьеры, шарльеры, розьеры.