Вопрос школьника
Радиозонд объемом 10 м3 наполнен водородом. Какого веса радиоаппаратуру он может поднять в воздухе, если оболочка его весит 6 Н
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон Архимеда, который гласит, что на тело, погруженное в жидкость или газ, действует сила, равная весу вытесненной им жидкости или газа.
Таким образом, чтобы определить, какого веса радиоаппаратуру может поднять радиозонд, необходимо вычислить разницу между весом вытесненного воздуха и весом радиозонда.
Для начала определим вес вытесненного воздуха. Объем радиозонда составляет 10 м3, что равно 10 000 литрам. При нормальных условиях (температура 20 °C, давление 101,325 кПа) 1 литр воздуха весит примерно 1,2 грамма. Следовательно, вес вытесненного воздуха составляет:
10 000 литров × 1,2 г/л = 12 000 г = 12 кг
Теперь определим вес радиозонда. Оболочка радиозонда весит 6 Н (ньютон), что равно примерно 0,6 кг (так как 1 Н = 0,1 кг). При этом вес самого водородного газа можно определить по формуле:
m = pV,
где m – масса газа, p – плотность газа, V – его объем.
Плотность водорода при нормальных условиях составляет 0,089 г/л. Следовательно, масса водорода в радиозонде равна:
m = 0,089 г/л × 10 000 л = 890 г
Таким образом, вес радиозонда составляет:
m = 0,6 кг + 0,89 кг = 1,49 кг
Наконец, чтобы определить, какого веса радиоаппаратуру может поднять радиозонд, необходимо вычислить разницу между весом вытесненного воздуха и весом радиозонда:
12 кг – 1,49 кг = 10,51 кг
Таким образом, радиозонд объемом 10 м3, наполненный водородом, может поднять в воздухе радиоаппаратуру массой до 10,51 кг.
