СДАМ ГИА: РЕШУ ЕГЭ
Образовательный портал для подготовки к экзаменам
Физика
≡ физика
сайты - меню - вход - новости




Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Задание 28 № 10200

В наше время на дни рождения часто дарят резиновые шарики, надутые гелием, — они не взрывоопасны и имеют довольно большую подъёмную силу. Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, происхождение этой подъёмной силы и определите, на сколько она изменится, если вместо гирлянды из 27 шаров, в каждый из которых накачали по 1 молю гелия, надуть тем же количеством гелия один большой шар? Толщина резиновой оболочки у всех шаров одинакова, давление и температура близки к нормальным, а подъёмная сила гирлянды равна 1,52 Н.

Решение.

1. На шар с лёгким газом действуют направленная вверх выталкивающая сила Fв и направленная вниз сила тяжести P оболочки. Если первая сила превышает по модулю вторую, то шар взлетает — этим и объясняется происхождение подъёмной силы. Таким образом, подъёмная сила Fп шара с лёгким газом равна

2. Выталкивающая сила равна разности веса воздуха, который был вытеснен надутым шаром, и веса лёгкого газа, которым заполнена оболочка. Для одного моля гелия в воздухе выталкивающая сила, с учётом закона Архимеда, равна где и — молярные массы воздуха и гелия. Для n = 27 моль гелия выталкивающая сила равна по модулю Эта сила одинакова как для гирлянды из 27 шаров, так и для одного большого шара с тем же количеством гелия.

3. Вес всех оболочек гирлянды шаров пропорционален их общей площади и равен

4. Объем V1 одного шара пропорционален кубу его радиуса r1, а площадь S1 сферической оболочки — квадрату её радиуса. Поскольку объём 27 шаров то радиус большого шара а площадь его оболочки т. е. в 3 раза меньше, чем у 27 шаров гирлянды. Значит, и вес оболочки большого шара тоже в 3 раза меньше, чем у 27 маленьких шаров:

5. Подъёмная сила большого шара равна т. е. приблизительно в 3,3 раза больше гирлянды.

 

Ответ: подъёмная сила увеличится на

Источник: Тренировочная работа по физике 14.02.2018, вариант ФИ10303