Vшара = 140 м3
ро водорода = 0,09 кг/м3
m оболочки = 88 кг
ро воздуха = 1,3 кг/м3
Fнат = Fарх - Fтяж
Fарх = g * Vшара * ро(воздуха)
Fтяж = g * m
m = m (оболочки) + m (шара)
m (шара) = Vшара * ро(водорода)
Fтяж = g * (m(оболочки) + Vшара * ро(водорода))
Fтяж = g * m(оболочки) + g * Vшара * ро(водорода)
Fнат = g * Vшара * ро(воздуха) - g * m(оболочки) - g * Vшара * ро(водорода)
Fнат = g * (Vшара * ро(воздуха) - Vшара * ро(водорода) - m(оболочки))
Fнат = g * (Vшара * ( ро(воздуха) - ро(водорода) ) - m(оболочки))
Fнат = 10 Н/кг * (140 м3 * ( 1,3 кг/м3 - 0,09 кг/м3 ) - 88 кг) = 10 Н/кг * 81,4 кг = 814 Н
ответ: Веревка натянута с силой 814 Н
Дано:
V = 500 л = 500/1000 = 0,5 м³ = 5*10^(-1) м³
p = 0,5 МПа = 5*10^5 Па
v_cр.кв. = 1,5 км/с = 1500 м/с = 15*10^2 м/с
m - ?
pV = (m/M)*RT - уравнение Менделеева-Клапейрона
v_ср.кв. = √((3kT)/m0) - формула средней квадратичной скорости
(v_ср.кв.)² = (3kT)/m0 => T = ((v_ср.кв.)²*m0)/(3k) - выразили температуру из формулы средней квадратичной скорости, тогда:
pV = (m/M)*RT = (m/M)*R*(((v_ср.кв.)²*m0)/(3k)) = m*((v_ср.кв.)²*m0*R)/(M*3k)
Надо преобразовать молярную массу М:
M = m0*Na, где Na - постоянная Авогадро, тогда:
pV = m*((v_ср.кв.)²*m0*R)/(m0*Na*3k) - m0 в числителе и знаменателе сокращается:
pV = m*((v_ср.кв.)²*R)/(Na*3k) - далее можно универсальную газовую постоянную R разложить на составляющие:
R = k*Na, тогда:
pV = m*((v_ср.кв.)²*k*Na)/(Na*3k) - постоянная Больцмана k и постоянная Авогадро Na сокращаются:
pV = m*(v_ср.кв.)²/3 - остаётся выразить массу и найти ей значение:
m = (3*pV)/(v_ср.кв.)² = (3*5*10^5*5*10^(-1))/(15*10^2)² = (15*5*10^4)/(15²*10^4) = 5/15 = 1/3 = 0,(3) = 0,3 кг
ответ: приблизительно 0,3 кг.