Вопрос школьника
Кулю-зонд (мал. 161), об’ємом 10 м3, перед запуском у верхні шари атмосфери наповнили гелієм. Яка виштовхувальна сила діятиме на кулю-зонд? Чи буде вона змінюватися з висотою?
Ответ от учителя
Кулю-зонд, наповнений гелієм, можна розглядати як повітряний судно, яке піднімається в повітря завдяки сили Архімеда. Сила Архімеда дорівнює вазі рідини (або газу), яку вона витісняє, тобто сила, з якою повітря тисне на кулю-зонд знизу вгору.
Отже, виштовхувальна сила, яка діятиме на кулю-зонд, буде дорівнювати вазі гелію, який вона витісняє з-під себе. За умови, що гелій має густина 0,1785 кг/м3 (за нормальних умов), вага гелію, який займає об’єм 10 м3, дорівнює 1,785 кг.
Отже, виштовхувальна сила, яка діятиме на кулю-зонд, буде дорівнювати 1,785 кг * 9,81 м/с2 = 17,5 Н.
З висотою сила Архімеда буде зменшуватися, оскільки густина повітря зменшується зі зростанням висоти. Тому виштовхувальна сила на кулю-зонд буде зменшуватися зі зростанням висоти. Однак, якщо кулю-зонд знаходиться в стабільному стані, то виштовхувальна сила буде дорівнювати вазі газу, який вона витісняє, незалежно від висоти.
