Каталог статей

Главная » Статьи » ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА

СКОЛЬКО НУЖНО ШАРИКОВ С ВОДОРОДОМ, ЧТОБЫ ПОДНЯТЬ ЧЕЛОВЕКА?

Сколько нужно взять шариков с водородом, чтобы поднять вас? Давайте сделаем оценку.

Будем считать, что каждый шарик имеет объем 5 литров,  и у нас нормальные условия (из чего сразу известны температура и давление). Рассчитаем  сколько нужно шариков, чтобы поднять 1 кг веса.

Из второго закона Ньютона  есть сила тяжести и сила Архимеда, крайний случай - ускорение тела и сила реакции опоры равны нулю.

(m+M) g = ro1 g V

где m и  M - массы водорода и тела,  g - ускорение свободного падения,  ro1 - плотность воздуха,  V - объем шаров, пренебрегаем объемом тела вследствие малости по сравнению с объемом водорода,  дальше это будет видно. Масса водорода это плотность умноженная на его объем. Тогда после преобразований получаем

V=M/(ro1-ro2)

ro1=1.3 кг/м3, ro2=0.089 кг/м3 - плотности воздуха и водорода, их можно найти, поделив молярную массу на молярный объем. Сравнивая две плотности, видно, что плотностью водорода в формуле можно пренебречь (и объемом тела тоже). Полученный объем надо разделить на объем одного шарика - 5 литров. Получается, что для того чтобы поднять в воздух 1 кг, надо 0.775  м3, или около 155 шариков.  То есть для 60 кг надо 46.5 м3 или 9300 шариков. Огромная величина! В реальности понадобится больше, так как в шариках давление не равно атмосферному, а больше его на величину избыточного давления, что увеличивает массу водорода и уменьшает подъемную силу.

В 20 веке на основе этого явления разрабатывались и использовались дирижабли, аэростаты, стратостаты.  Развитие шло бурно, пока не случилось несколько аварий из-за возгорания водорода.  А использовать гелий было слишком дорого. Интересно, что на этом же принципе работали стратостаты, которые могли подниматься на высоту больше 20 км.

 

 

Категория: ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА | Добавил: Lidia (2014-12-14)
Просмотров: 4163 | Рейтинг: 2.0/1
Всего комментариев: 0
avatar