Игрушку какой максимальной массы может поднять воздушный шарик, наполненный гелием, если масса оболочки шарика равна 1,6 г, а объем шарика составляет 0,05 м^3? Выполните пояснительный рисунок, на котором изобразите силы, действующие на шарик в воздухе. Объемом игрушки можно пренебречь. Плотность гелия 0,18 кг/м3. g=10 Н/кг
Подъемная сила шарика равна разности выталкивающей силы, действующей на шарик в воздухе (направлена вверх), и веса оболочки шарика или силы тяжести (направлена вниз). Обе силы приложены к центру масс шарика.
F = Fₐ - P = gV(ρ - ρ₀) - mg
где g = 10 H/кг - ускорение свободного падения
V = 0,05 м³ - объем шарика
ρ = 1,29 кг/м³ - плотность воздуха
ρ₀ = 0,18 кг/м³ - плотность гелия
m = 1,6 г = 0,0016 кг - масса оболочки шарика
Тогда:
F = 10 · 0,05 · (1,29 - 0,18) - 0,0016 · 10 = 0,555 - 0,016 = 0,539 (H)
Максимальная масса игрушки, при которой шарик не будет падать:
m = F/g ≈ 0,054 (кг) = 54 (г)
Для того, чтобы шарик поднимался вверх, масса игрушки должна быть меньше полученного значения.
1) за іонізацією середовища, тобто за рахунок розпаду молекул під дією енергії випромінення і за наявністю електричного току, який можна виміряти приладами - дозиметрами;
2) викликають світіння - сцинтилляцію або люмінесценцію (світіння) в деяких речовинах, що використовують у фотоелектронних примножувачах - в них утворюється електроімпульс;
3) фотографічний метод - засвічують фотопапір, фотоплівку, викликаючи фотоліз броміду срібла;
4) калориметричний метод - вимірюють кількість тепла, що виділяється в спеціальному детекторі при поглинанні ним випромінювань;
5) хімічний метод - заснований на певних змінах різноманітних речовин, чутливих до дії таких випромінювань, наприклад, змінюється колір - колориметричний метод;
6) нейтронно-активаційний метод, пов'язаний із вимірюванням наведеної радіоактивності, наприклад бета-активності, що виникає під впливом повільних нейтронів. Цей метод використовують для оцінки доз в аварійних ситуаціях, коли відбувається короткочасне опромінення великими потоками нейтронів;
7) біологічний метод - заснований на визначенні біологічних наслідків дії випромінювань на живі системи - за летальністю тварин, ступеня лейкопенії (зміни у крові), кількості хромосомних аберацій (змін), випаданню волосся, наявності в сечі дезоксицитидіну;
8) розрахунковий метод - заснований на використанні математичних методів вимірів за кількістю радіонуклідів, що потрапили в організм;
