Закон Архимеда для газов

Воздух, как и вода, также создает выталкивающей силе. Сила Архимеда, действующая на тело со стороны газовой оболочки Земли, может быть вычислена по формуле:

Fa = ?повgV,

где ?пов - плотность воздуха, V - объем тела.

 

Величина этой силы является малой, например, к телу массой 70кг величина приложенной силы Архимеда составляет всего 1Н. Но даже такой скудной величины было достаточно братьям Монгольфье, чтобы создать более 2-х веков назад аппарат легче воздуха - летающую «воздушный шар».

 

Механизм образования направленной вверх подъемной силы воздушного шара достаточно своеобразный и отличается от способа возникновения силы Архимеда для тела, погруженного в жидкость.

 

Рассмотрим «воздушный шар», заполненную водородом. Она обязательно имеет в нижней части открытый в воздух отверстие, через которое на большой высоте может выходить лишний газ, чтобы избежать разрыва оболочки. В этом отверстии существует диффузное граница между воздухом и газом, на которой давления газа и атмосферного воздуха есть одинаковые.

 

Разница давлений, создает силу Архимеда в случае шара, возникает в верхней части оболочки, так как при малой массы молекул давление водорода с высотой падает заметно слабее, чем давление воздуха.

 

В верхней части оболочки давление водорода изнутри будет больше, чем внешнее давление воздуха. Эта разность давлений и создает подъемную силу, может поднимать вверх оболочку и груз.

 

В задачах величину подъемной силы следует рассчитывать как разницу силы Архимеда Fa и силы тяжести mg, действующей на водород в объеме шара.

 

Хотя наибольшую подъемную силу будут аэростаты, заполненные газом наименьшей плотности, и для полетов людей больше используют более безопасные шары, заполненные горячим воздухом (для этого используют специальную горелку).