Радиозонд объемом 10 м3 наполнен водородом. Какого веса радиоаппаратуру он может поднять в воздухе,...

Рассчитаем, какую массу радиоаппаратура может поднять с помощью радиозонда, наполненного водородом. Для этого используем принцип Архимеда и уравнение равновесия сил.

1. Принцип Архимеда: На тело, погруженное в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости или газа.

2. Плотность воздуха и водорода:

   • Плотность воздуха около ( \rho_{\text{воздуха}} = 1.225 \, \text{кг/м}^3 ) (при нормальных условиях).
   • Плотность водорода около ( \rho_{\text{водорода}} = 0.0899 \, \text{кг/м}^3 ).

3. Объем радиозонда: ( V = 10 \, \text{м}^3 ).

4. Выталкивающая сила (сила Архимеда): [ F{\text{выталкивающая}} = \rho{\text{воздуха}} \cdot V \cdot g ] Подставим известные значения: [ F_{\text{выталкивающая}} = 1.225 \, \text{кг/м}^3 \cdot 10 \, \text{м}^3 \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2 = 120.1725 \, \text{Н} ]

5. Вес водорода в объеме радиозонда: [ F{\text{водорода}} = \rho{\text{водорода}} \cdot V \cdot g ] [ F_{\text{водорода}} = 0.0899 \, \text{кг/м}^3 \cdot 10 \, \text{м}^3 \cdot 9.81 \, \text{м/с}^2 = 8.8179 \, \text{Н} ]

6. Сумма сил для определения полезной нагрузки: Выталкивающая сила должна уравновесить вес оболочки и водорода, а также вес поднимаемой радиоаппаратуры: [ F{\text{выталкивающая}} = F{\text{аппаратура}} + F{\text{водорода}} + F{\text{оболочка}} ] [ 120.1725 \, \text{Н} = F{\text{аппаратура}} + 8.8179 \, \text{Н} + 6 \, \text{Н} ] [ F{\text{аппаратура}} = 120.1725 \, \text{Н} - 8.8179 \, \text{Н} - 6 \, \text{Н} = 105.3546 \, \text{Н} ]

Таким образом, радиозонд может поднять радиоаппаратуру весом примерно ( 105.3546 \, \text{Н} ).

Для расчета необходимо учитывать закон Архимеда, который гласит, что всплывающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость или газ, равна весу вытесненной им жидкости или газа.

В данном случае радиозонд наполнен водородом, который является легким газом. Вес воздушного зонда, равный силе тяжести, будет направлен вниз, а всплывающая сила будет направлена вверх. Поэтому общая сила, действующая на зонд, будет равна разности веса и всплывающей силы.

Поскольку вес оболочки зонда составляет 6 Н, то воздушный зонд может поднять радиоаппаратуру весом до 6 Н. Если радиоаппаратура весит больше 6 Н, то зонд не сможет ее поднять в воздухе.