Закон Архімеда для газів
 |
| Парад "повітряних куль". |
Повітря, як і вода, також створює виштовхувальну силу. Сила
Архімеда, яка діє на тіло з боку газової оболонки Землі, може бути обчислена за
формулою:
Fa = ρповgV,
де ρпов – густина повітря,
V – об’єм тіла.
Величина цієї сили є малою, наприклад,
до тіла людини масою 70кг величина прикладеної сили Архімеда становить лише 1Н. Але
навіть такої мізерної величини було достатньо братам Монгольф’є, щоб створити більше
2-х століть тому апарат легший за повітря – літаючу «повітряну кулю».
Механізм утворення напрямленої вгору підіймальної сили
повітряної кулі досить своєрідний і відрізняється від способу виникнення сили
Архімеда для тіла, зануреного в рідину.
Розглянемо «повітряну кулю», заповнену воднем. Вона обов’язково
має у нижній частині відкритий у повітря отвір, через який на великій висоті
може виходити зайвий газ, щоб уникнути розриву оболонки. У цьому отворі існує
дифузійна межа між повітрям і газом, на якій тиски газу і атмосферного повітря
є однакові.
Різниця тисків, що створює силу Архімеда у випадку кулі, виникає у верхній частині оболонки, бо за малої маси молекул тиск водню з висотою спадає помітно слабше, ніж тиск повітря.
У верхній частині оболонки тиск водню зсередини буде
більшим, ніж зовнішній тиск повітря. Ця різниця
тисків і створює підіймальну силу, що може підіймати вгору оболонку і вантаж.
У задачах величину підіймальної сили слід розраховувати як
різницю сили Архімеда Fa та сили
тяжіння mg, що діє на водень в об’ємі кулі.
Хоча найбільшу підіймальну силу матимуть аеростати,
заповнені газом найменшої густини, та для польотів людей більше використовують
більш безпечні кулі, заповнені гарячим повітрям (для цього використовують
спеціальний пальник).
 |
| Практичне використання законів фізики. |
Доцільно прочитати:
