Дано:
- Масса снаряжения m_equipment = 450 кг
- Объем шара V = 1600 м³
- Плотность водорода ρ_hydrogen = 0,09 кг/м³
- Плотность воздуха ρ_air = 1,29 кг/м³
Найти:
- Подъемную силу F_buoyancy
Решение:
1. Подъемная сила определяется по закону Архимеда и равна весу вытесненного воздуха:
F_buoyancy = ρ_air * V * g,
где g - ускорение свободного падения (примерно 9,81 м/с²).
2. Сначала найдем массу вытесненного воздуха:
m_air = ρ_air * V = 1,29 кг/м³ * 1600 м³ = 2064 кг.
3. Теперь найдем вес вытесненного воздуха:
F_air = m_air * g = 2064 кг * 9,81 м/с² ≈ 20216,64 Н.
4. Подъемная сила будет равна весу вытесненного воздуха:
F_buoyancy = F_air ≈ 20216,64 Н.
5. Найдем вес водорода в шаре:
m_hydrogen = ρ_hydrogen * V = 0,09 кг/м³ * 1600 м³ = 144 кг.
6. Найдем вес водорода:
F_hydrogen = m_hydrogen * g = 144 кг * 9,81 м/с² ≈ 1413,84 Н.
7. Теперь определим эффективную подъемную силу:
F_net = F_buoyancy - (F_equipment + F_hydrogen),
где F_equipment = m_equipment * g = 450 кг * 9,81 м/с² ≈ 4414,5 Н.
8. Подставим все значения:
F_net = 20216,64 Н - (4414,5 Н + 1413,84 Н)
F_net ≈ 20216,64 Н - 5828,34 Н ≈ 14388,3 Н.
Ответ:
Подъемная сила воздушного шара при наполнении его водородом составляет примерно 14388,3 Н.