Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 11304
2019-11-13 
«Человеку свойственно ошибаться» - гласит латинская пословица. И действительно, ошибаются даже великие люди, как об этом свидетельствует пример, приведенный в предыдущей задаче. А вот еще один.
В начале нашего века дирижабли и воздушные шары наполнялись водородом. Во время сражений первой мировой войны они становились удобным объектом обстрела, так как малейшее попадание пули и снаряда почти всегда приводило к взрыву водорода и гибели шара вместе с экипажем. Потери были настолько велики, что воюющие стороны были вынуждены вскоре отказаться от использования воздушных шаров для военных целей.
Но однажды над Лондоном появился необычайный дирижабль: он получил множество попаданий, однако катастрофы вслед за этим не последовало. Оказывается, с 1918 г. немцы стали применять для наполнения дирижаблей гелий.
Когда об этом стало известно, один физик сказал: «Гелий вдвое тяжелее водорода, следовательно, подъемная сила шаров должна уменьшиться вдвое». На самом же деле подъемная сила осталась практически неизменной. Как это объяснить?
Решение:
Подъемная сила $F_{газа}$ некоторого объема газа $V_{газа}$ равна разности веса воздуха $P_{воздуха}$, вытесненного газом, и веса самого газа $P_{газа}$.
$F_{газа} = P_{воздуха} - P_{газа}$.
Учитывая, что вес некоторого объема газа может быть выражен в виде
$P = DgV$,
где $D$ - плотность газа и $g$ - ускорение силы тяжести, мы можем записать:
$F_{газа} = (D_{воздуха} - D_{газа})gV$.
Для гелия имеем:
$F_{He} = (D_{воздуха} - D_{He} )gV$.
Аналогично для такого же объема водорода:
$F_{H_{2}} = (D_{воздуха} - D_{H_{2} } )gV$.
Рассмотрим отношение подъемных сил:
$\frac{F_{He}}{F_{H_{2} } } = \frac{D_{воздуха} - D_{He}}{D_{воздуха} - D_{H_{2} }}$.
Подставляя сюда численные значения плотности гелия, водорода и воздуха, получим:
$\frac{F_{He}}{F_{H_{2} }} = \frac{(1,29-0,178) \frac{кг}{м^{2} }}{(1,29 - 0,089) \frac{кг}{м^{2} }} = 0,92$.
Отсюда видно, что подъемная сила остается практически неизменной.
«Человеку свойственно ошибаться» - гласит латинская пословица. И действительно, ошибаются даже великие люди, как об этом свидетельствует пример, приведенный в предыдущей задаче. А вот еще один.
В начале нашего века дирижабли и воздушные шары наполнялись водородом. Во время сражений первой мировой войны они становились удобным объектом обстрела, так как малейшее попадание пули и снаряда почти всегда приводило к взрыву водорода и гибели шара вместе с экипажем. Потери были настолько велики, что воюющие стороны были вынуждены вскоре отказаться от использования воздушных шаров для военных целей.
Но однажды над Лондоном появился необычайный дирижабль: он получил множество попаданий, однако катастрофы вслед за этим не последовало. Оказывается, с 1918 г. немцы стали применять для наполнения дирижаблей гелий.
Когда об этом стало известно, один физик сказал: «Гелий вдвое тяжелее водорода, следовательно, подъемная сила шаров должна уменьшиться вдвое». На самом же деле подъемная сила осталась практически неизменной. Как это объяснить?
Решение:
Подъемная сила $F_{газа}$ некоторого объема газа $V_{газа}$ равна разности веса воздуха $P_{воздуха}$, вытесненного газом, и веса самого газа $P_{газа}$.
$F_{газа} = P_{воздуха} - P_{газа}$.
Учитывая, что вес некоторого объема газа может быть выражен в виде
$P = DgV$,
где $D$ - плотность газа и $g$ - ускорение силы тяжести, мы можем записать:
$F_{газа} = (D_{воздуха} - D_{газа})gV$.
Для гелия имеем:
$F_{He} = (D_{воздуха} - D_{He} )gV$.
Аналогично для такого же объема водорода:
$F_{H_{2}} = (D_{воздуха} - D_{H_{2} } )gV$.
Рассмотрим отношение подъемных сил:
$\frac{F_{He}}{F_{H_{2} } } = \frac{D_{воздуха} - D_{He}}{D_{воздуха} - D_{H_{2} }}$.
Подставляя сюда численные значения плотности гелия, водорода и воздуха, получим:
$\frac{F_{He}}{F_{H_{2} }} = \frac{(1,29-0,178) \frac{кг}{м^{2} }}{(1,29 - 0,089) \frac{кг}{м^{2} }} = 0,92$.
Отсюда видно, что подъемная сила остается практически неизменной.
