Question

Два шара одинакового объема заполнены разными газами при нормальном атмосферном давлении.Один из шаров заполнен водородом, а другой гелием. Плотность водорода 0,09 кг/м3, плотность гелия 0,178 кг/ м3.Величины выталкивающей силы действующей на шары равны,
А)одинаковы для обоих шаров
Б) больше для шара, заполненного водородом
В) больше для шара, заполненного гелием
Г) невозможно определить

с решением

Answer 1

В данной задаче речь идет о принципе Архимеда, который гласит: на тело, погруженное в жидкость (газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (газа).

Для решения задачи нужно проанализировать плотности газов в сочетании с принципом Архимеда.

Пусть у обоих шаров объем V. Масса водорода, заполняющего шар, будет равна m1, а масса гелия, заполняющего другой шар, будет равна m2.

Масса m1 можно найти, умножив плотность водорода на объем V:

m1 = плотность водорода * объем V

Аналогично, массу m2 можно найти, умножив плотность гелия на объем V:

m2 = плотность гелия * объем V

Так как оба шара имеют одинаковый объем V, массы m1 и m2 будут пропорциональны своим плотностям.

Выталкивающая сила для каждого из шаров будет равна весу вытесненного газа.

W1 = m1 * g (вес вытесненной водородом массы)
W2 = m2 * g (вес вытесненной гелием массы)

Так как массы m1 и m2 пропорциональны плотностям газов, можно сказать, что:

W1 ∝ m1 и W2 ∝ m2

Следовательно, для определения величины выталкивающей силы необходимо сравнить значения m1 и m2.

Поскольку плотность гелия (0,178 кг/м3) больше, чем плотность водорода (0,09 кг/м3), масса гелия (m2) окажется больше массы водорода (m1). Следовательно, выталкивающая сила W2 будет больше выталкивающей силы W1.

Таким образом, правильный ответ: В) больше для шара, заполненного гелием.