Воздушный шар имеет объём 80 м³. Он наполнен горячим воздухом, плотность которого 1,06 кг/м³, а находится в воздухе плотностью 1,29 кг/м³.
А) Чему равна подъёмная сила воздушного шара?
Б) Как и почему изменится подъёмная сила шара при увеличении пламени горелки?

Дано:

• Объём шара: $V=80{\text{ м}}^3$

• Плотность горячего воздуха внутри шара: ${\rho }_1=1,06{\text{ кг/м}}^3$

• Плотность окружающего воздуха: ${\rho }_2=1,29{\text{ кг/м}}^3$

• $g\approx 10\text{ Н/кг}$

А) Найдём подъёмную силу воздушного шара.

Подъёмная сила возникает из-за разницы между весом вытесненного шаром окружающего воздуха и весом горячего воздуха внутри шара.

Сначала найдём массу воздуха, который вытесняет шар:

Теперь найдём массу горячего воздуха внутри шара:

Разница масс:

Подъёмная сила:

Ответ: подъёмная сила шара равна 184 Н.

Б) Как изменится подъёмная сила при увеличении пламени горелки?

При увеличении пламени горелки температура воздуха внутри шара повысится. При нагревании воздух расширяется, а его плотность уменьшается.

Так как масса воздуха внутри шара станет меньше при том же объёме, разница между плотностью наружного воздуха и плотностью воздуха внутри шара увеличится. Поэтому подъёмная сила шара возрастёт.

Ответ: при увеличении пламени горелки подъёмная сила увеличится, потому что горячий воздух внутри шара станет менее плотным и шар будет вытеснять более тяжёлый наружный воздух.