Каталог статей
Главная » Статьи » ЗАНИМАТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА |
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.
| |
Просмотров: 4163 | |
Всего комментариев: 0 | |