ЯК знайти підйомну силу :: Природничі науки

Підйомна сила літального апарату, який легший за повітря, визначається його об'ємом, а також щільністю наповнює його газу. Остання, в свою чергу, залежить від його складу і температури. Одні повітряні кулі заповнюють гарячим повітрям, а інші - легкими газами. Також слід враховувати масу самого балона.

Інструкція

Теплові аеростати, інакше звані монгольф'єрами, містять всередині себе повітря того ж складу, що і зовні. Від зовнішнього він відрізняється лише температурою: чим вона вища, тим менше щільність. Для атмосферного повітря при нормальних умовах (20 градусів Цельсія, 760 міліметрів ртутного стовпа) вона становить 1,2041 кг? М ?, а при 100 градусах Цельсія (типова температура повітря всередині монгольф'єра) і тому ж тиску - 0,946 кг? М ?. Знаючи обсяг оболонки (попередньо переведений в кубічні метри), обчисліть масу газу в ній в обох випадках: m1 =? 1V, де m1 - маса повітря при нормальних умовах, кг,? 1 - щільність при нормальних умовах, кг? М ?, V - об'єм кулі, м? -m2 =? 2V, де m2 - маса повітря в нагрітому стані, кг,? 1 - щільність в нагрітому стані, кг? м ?, V - об'єм кулі, м? -

Розрахуйте підйомну силу без урахування маси оболонки. Висловіть її спочатку в кілограмах сили (кгс): F1 = m1-m2, де F1 - підйомна сила без урахування маси оболонки, кгс, m1 - маса повітря при нормальних умовах, кг, m2 - маса повітря в нагрітому стані, кг.

З підйомної сили відніміть масу оболонки: F2 = F1-mоб, де F2 - підйомна сила з урахуванням маси оболонки, кгс, F1 - підйомна сила без урахування маси оболонки, кгс, mоб - маса оболонки, кг.

При необхідності переведіть підйомну силу з урахуванням маси оболонки з позасистемних одиниць (кгс) в одиниці системи СІ - ньютони (Н): F2 [Н] = F2 [кгс] * g, де F2 [Н] - підйомна сили без урахування маси оболонки, виражена в ньютонах, F2 [кгс] - вона ж, виражена в кілограмах сили, g - прискорення вільного падіння, рівне 9,822 м / с ?.

У випадку, якщо куля заповнений не гарячим повітрям, а легким газом, обчислення здійснюйте так само, підставивши замість? 2 щільність цього газу в нормальних умовах (деяким підвищенням тиску в балоні за рахунок здавлювання газу його стінками можна знехтувати). Щільність водню дорівнює 0, 0899 кг? М ?, гелію - 0,17846 кг? М ?. Незважаючи на те, що водень при тому ж обсязі здатний створити помітно більшу підйомну силу, його застосування в повітряних кулях обмежено через пожежонебезпеки. Гелій застосовується значно частіше, незважаючи на істотний недолік - здатність випаровуватися через стінки оболонки.