Воздушный шар имеет газонепроницаемую оболочку масссой 400кг и содержит 100кг гелия. Какой груз он может удержать в воздухе на высоте где температура воздуха 17 град( по цельсию), а давление 1⋅105 ПА
Fт, действующая на оболочку с грузом (mо+mг-масса оболочки с грузом) и гелий (m- масса гелия) уравновешивается Fa (m+mо+mг)⋅g=Fa Fa=ro⋅V⋅g=mв⋅g
(m+mо+mг)⋅g=mв⋅g m+mо+mг=mв (1) из уравнения Менделеева-Клапейрона выразим массу: m=p⋅V⋅МR⋅T Отношение масс гелия и воздуха равно отношению их молярных масс, т.к. мы рассматриваем равные объемы газов при равных условиях. mвm=МвМг Из этого уравнения можем найти массу воздуха, имеющего объем шара, и подставив его в уравнение (1) массу груза.
Fт, действующая на оболочку с грузом (mо+mг-масса оболочки с грузом) и гелий (m- масса гелия) уравновешивается Fa
(m+mо+mг)⋅g=Fa
Fa=ro⋅V⋅g=mв⋅g
(m+mо+mг)⋅g=mв⋅g
m+mо+mг=mв (1)
из уравнения Менделеева-Клапейрона выразим массу:
m=p⋅V⋅МR⋅T
Отношение масс гелия и воздуха равно отношению их молярных масс, т.к. мы рассматриваем равные объемы газов при равных условиях.
mвm=МвМг
Из этого уравнения можем найти массу воздуха, имеющего объем шара, и подставив его в уравнение (1) массу груза.
Mг = 500 кг
L = 5м
Xг = 3 м
g =10 м/с2
найти
R1
R2
решение
вес балки нагрузки P =g(m+Мг) = 10*(400+500) = 9000 Н = 9 кН
пусть левая(1) опора - ось вращения, тогда уравнение моментов
Mт + Мг - М2 = 0
Fт*L/2 +Fг*Хг - R2*L = 0
R2*L = Fт*L/2 +Fг*Хг
R2 = g (m/2 +Mг*Хг/L) = 10*(400/2 +500*3/5)= 5000 Н = 5 кН
пусть правая(2) опора - ось вращения, тогда уравнение моментов
Mт + Мг - М1 = 0
Fт*L/2 + Fг*(L-Хг) - R1*L = 0
R1*L = Fт*L/2 +Fг*(L-Хг)
R2 = g (m/2 + Mг*(L-Хг)/L) = 10*(400/2 +500*(5-3)/5) = 4000 Н = 4 кН
проверка P = R1+R2 = 5 +4 = 9 кН