Processing math: 100%

Условие задачи:

Надувной шарик, заполненный гелием, удерживают на нити. Найдите натяжение нити, если масса оболочки шарика 2 г, объем 3 л, давление гелия 104 кПа, температура 27° C. Плотность воздуха 1,3 кг/м3.

Задача №4.2.81 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Дано:

mоб=2 г, V=3 л, p=104 кПа, t=27 C, ρв=1,3 кг/м3Tн?

Решение задачи:

Схема к решению задачи На шарик действуют три силы: сила Архимеда FА, сила тяжести шарика и гелия (mоб+m)g и сила натяжения нити Tн. Надувной шарик находится в равновесии, запишем первый закон Ньютона в проекции на ось y:

FАTн(mоб+m)g=0

Выразим силу натяжения нити Tн, которую нужно найти по условию задачи:

Tн=FА(mоб+m)g(1)

Силу Архимеда FА (её ещё называют выталкивающей силой) можно определить по формуле:

FА=ρвgV(2)

Чтобы определить массу гелия m, содержащуюся в шарике, запишем уравнение Клапейрона-Менделеева для гелия в шарике:

pV=mMRT

В этом уравнении M — молярная масса гелия, равная 0,004 кг/моль. Выразим массу гелия:

m=pVMRT(3)

Формула (1) после подстановки в неё выражений (2) и (3) примет такой вид:

Tн=ρвgV(mоб+pVMRT)g

Tн=(ρвVmобpVMRT)g

Переведем массу оболочки mоб, объем шарика V и температуру гелия t в систему СИ:

2г=0,002кг

3л=0,003м3

27C=300К

Посчитаем численный ответ к задаче:

Tн=(1,30,0030,0021041030,0030,0048,31300)10=0,014Н

Ответ: 0,014 Н.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Смотрите также задачи:

4.2.80 Какой радиус должен иметь наполненный гелием воздушный шар, чтобы он мог подняться
4.2.82 Два баллона с объемами 20 и 10 л соединены длинной тонкой трубкой и содержат 6 моль
4.2.83 Воздушный шар объемом 20 м3, наполненный гелием, поднялся на высоту 180 м за 0,5 минуты

Пожалуйста, поставьте оценку
( 6 оценок, среднее 3.83 из 5 )
Вы можете поделиться с помощью этих кнопок:
Комментарии: 2
  1. Кот Компот

    Добрый! Гелий — благородный газ, поэтому он одноатомный, и его формула He, а не Не2, . А вот кислород объединяется в двухатомные молекулы, и в следствии этого его формула О2.
    В результате молярная масса:
    гелия — 4 г/моль
    кислорода — 16 * 2 = 32 г/моль

  2. Я

    Добрый день. Почему мы взяли малярную массу гелия за 4, а не за 8. По сути в других задачах, мы брали малярную массу кислорода за 32 г/ моль.

Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: