Каково минимальное значение силы Архимеда, действующего на воздушный шар с экипажем, если суммарная масса всего снаряжения

Объяснение: Сила Архимеда — это сила, возникающая при погружении тела в жидкость или газ и направленная вверх, противодействующая силе тяжести. В нашем случае, воздушный шар с экипажем находится в воздухе, поэтому на него действует сила Архимеда.

По принципу Архимеда, сила Архимеда равна весу вытесненной жидкости или газа и определяется формулой:

[А = rho cdot V cdot g]

где:
А — сила Архимеда,
ρ — плотность среды,
V — объем вытесненной среды,
g — ускорение свободного падения.

В нашем случае, воздушный шар находится в атмосфере, плотность которой приблизительно равна 1.2 кг/м³. Масса всего снаряжения составляет 450 кг. Также известно, что плотность воздуха равна плотности атмосферы.

Чтобы найти объем вытесненной среды, в данном случае воздуха, мы можем использовать формулу:

[V = frac{m}{rho}]

где:
V — объем,
m — масса.

Рассчитаем объем:
[V = frac{450}{1.2} = 375 м³]

Теперь, подставляя значение плотности (1.2 кг/м³), объем (375 м³) и ускорение свободного падения (9.8 м/с²) в формулу силы Архимеда, получаем:

[А = 1.2 cdot 375 cdot 9.8 = 4410 , Н]

Таким образом, минимальное значение силы Архимеда, действующего на воздушный шар с экипажем, составляет 4410 Ньютона.

Совет: Для лучшего понимания принципа работы силы Архимеда и ее минимального значения можно представить, что воздушный шар с экипажем некоторым образом «взвешен» в воздухе. Сила Архимеда оказывает воздушный подъемный эффект, который не позволяет шару и экипажу упасть на землю. Чем больше объем шара, тем сильнее сила Архимеда, и наоборот. Изучите также понятия плотности и ускорения свободного падения.

Упражнение: Какое минимальное значение силы Архимеда будет действовать на предмет массой 2000 г, погруженный в воде, если плотность воды составляет 1000 кг/м³? (ответ в Н)