Какая выталкивающая сила действует на шар объёмом 20м3 в воздухе?

Выталкивающая сила на объект в воздухе определяется разностью давления воздуха над и под объектом. По закону Архимеда, выталкивающая сила равна весу жидкости (или газа), которую вытесняет объект. Для шара объемом 20 м3 в воздухе выталкивающая сила будет равна весу воздуха, объем которого равен объему шара. Плотность воздуха при нормальных условиях (температура 20 градусов Цельсия, давление 101 кПа) составляет около 1.2 кг/м3. Таким образом, вес воздуха, вытесненного шаром, будет равен 20 м3 1.2 кг/м3 9.81 м/с2 = 235.2 Н. Это и будет величиной выталкивающей силы на шар объемом 20 м3 в воздухе.

Выталкивающая сила, или сила Архимеда, действует на любое тело, погруженное в жидкость или газ. Эта сила равна весу вытесненной жидкости или газа. Для расчета выталкивающей силы, действующей на шар в воздухе, нам необходима плотность воздуха и объем шара.

Формула для вычисления выталкивающей силы ( F_{\text{выт}} ) выглядит следующим образом:

[ F{\text{выт}} = \rho{\text{воздух}} \cdot V \cdot g ]

где:

• ( \rho_{\text{воздух}} ) — плотность воздуха,
• ( V ) — объем тела (шара),
• ( g ) — ускорение свободного падения, обычно принято как ( 9.81 \, \text{м/с}^2 ).

1. Определим плотность воздуха: Плотность воздуха при нормальных условиях (температура около ( 20^\circ \text{C} ) и давление 1 атмосфера) составляет примерно ( 1.2 \, \text{кг/м}^3 ).

2. Объем шара: Объем шара уже дан и равен ( 20 \, \text{м}^3 ).

3. Ускорение свободного падения: ( g \approx 9.81 \, \text{м/с}^2 ).

Подставим эти значения в формулу:

[ F_{\text{выт}} = 1.2 \, \text{кг/м}^3 \cdot 20 \, \text{м}^3 \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2 ]

Выполним вычисления:

[ F{\text{выт}} = 1.2 \cdot 20 \cdot 9.81 ] [ F{\text{выт}} = 24 \cdot 9.81 ] [ F_{\text{выт}} = 235.44 \, \text{Н} ]

Итак, выталкивающая сила, действующая на шар объемом ( 20 \, \text{м}^3 ) в воздухе, составляет ( 235.44 \, \text{Н} ).