Сколько воздушных шариков без учета массы гелия потребуется Свете, чтобы поднять записку на верхний этаж, если масса записки 5 грамм, а один шарик имеет объем 3 литра и его оболочка весит 1 грамм?
Исчерпывающий ответ:
Для решения этой задачи нужно учитывать принцип Архимеда, который гласит, что всплывающая сила (поддерживающая тело в воде или воздухе) равна весу выталкиваемой среды. В данном случае, средой является воздух.
-
Начнем с вычисления общей массы записки и шариков, не учитывая массу гелия:
Масса записки = 5 грамм
Масса оболочки одного шарика = 1 грамм
Количество шариков, которое нам нужно найти — пусть это будет «n».Общая масса = Масса записки + (Масса оболочки * Количество шариков)
5 г + (1 г * n) = 5 г + n г -
Теперь учтем принцип Архимеда. Вес воздушного шарика (с запиской и оболочкой) должен быть равен выталкивающей силе, создаваемой воздухом:
Вес шарика = Общая масса * ускорение свободного падения (g)
Вес шарика = (5 г + n г) * g -
Выталкивающая сила равна весу выталкиваемой воздухом массы (по принципу Архимеда):
Выталкивающая сила = Объем шарика * плотность воздуха * g
Объем шарика = 3 л = 3000 мл = 3000 см³ (переводим в сантиметры кубические)
Плотность воздуха примерно равна 1.225 кг/м³ (плотность воздуха на уровне моря)Выталкивающая сила = 3000 см³ * (1.225 кг/м³) * g
-
Теперь уравняем выталкивающую силу и вес шарика:
(5 г + n г) * g = 3000 см³ * (1.225 кг/м³) * g
-
Выразим «n», количество шариков:
n = (3000 см³ * (1.225 кг/м³) * g) / g — 5 г
-
g сокращается, и мы можем рассчитать n:
n = 3000 см³ * 1.225 кг/м³ — 5 г
-
Рассчитаем n:
n = 3675 г — 5 г
-
Теперь, когда мы знаем n, можем найти количество шариков:
n = 3670 г / 1 г/шарик = 3670 шариков
Итак, Свете потребуется 3670 воздушных шариков (без учета массы гелия), чтобы поднять записку на верхний этаж.