сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 21 № 25
i

Ме­тео­ро­ло­ги­че­ский зонд со­сто­ит из лёгкого и жест­ко­го шара сред­ней плот­но­стью \rho=0,3 кг/м3 и объёмом V  =  5 м3 и по­лез­ной ап­па­ра­ту­ры ма­ло­го объёма и массы m  =  1,5 кг. На какую вы­со­ту под­ни­мет­ся зонд? За­ви­си­мость плот­но­сти ат­мо­сфе­ры \rho_a от вы­со­ты из­вест­на и пред­став­ле­на на гра­фи­ке. Счи­тать, что объём и плот­ность шара не за­ви­сят от внеш­них усло­вий.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

На зонд дей­ству­ют две силы: сила тя­же­сти Mg и сила ар­хи­ме­да со сто­ро­ны воз­ду­ха \rho_agV. Вб­ли­зи по­верх­но­сти Земли сила Ар­хи­ме­да зна­чи­тель­но пре­вы­ша­ет силу тя­же­сти, за счёт чего зонд будет под­ни­мать­ся. По мере на­бо­ра вы­со­ты плот­ность воз­ду­ха будет убы­вать, а вме­сте с тем и его вы­тал­ки­ва­ю­щая сила. Зонд под­ни­мет­ся на вы­со­ту, на ко­то­рой силы равны друг другу.

За­пи­шем урав­не­ние Mg=\rho_agV. Масса зонда равна массе ап­па­ра­ту­ры и массе шара: M=\rho V плюс m. Под­став­ляя и пре­об­ра­зуя ра­вен­ство, по­лу­чим

\rho_a= дробь: чис­ли­тель: \rho V плюс m, зна­ме­на­тель: V конец дроби = дробь: чис­ли­тель: 5 умно­жить на 0,3 плюс 1,5, зна­ме­на­тель: 5 конец дроби =0,6кг/м в кубе .

Ис­а­оль­зуя гра­фик, на­хо­дим, что плот­но­сти ат­мо­сфе­ры \rho_a=0,6кг/м в кубе со­от­вет­ству­ет вы­со­та h  =  6 км.

 

Ответ: Зонд под­ни­мет­ся на вы­со­ту 6 км.

Классификатор: Ме­ха­ни­ка. Масса и плот­ность