Подъёмная сила газа
Подъёмная сила газа — это результирующая сила, действующая вверх на аэростат или воздушный шар. Она равна разности между силой Архимеда в газе и силой тяжести шара с оболочкой и грузом.
Формула
По закону Архимеда, на шар действует выталкивающая сила \(F_A=\rho_{\text{нар}}gV\), где \(\rho_{\text{нар}}\) — плотность окружающего газа, а \(V\) — объём шара. Подъёмная сила учитывает также вес оболочки, корзины и груза.
Если \(F_{\text{под}}>0\), шар поднимается. При \(F_{\text{под}}=0\) он находится в равновесии, а при \(F_{\text{под}}<0\) опускается. Для равномерного подъёма или покоя результирующая сила равна нулю, поэтому подъёмная сила уравновешивается силой тяжести и сопротивлением воздуха, если шар движется.
На шар действует сила Архимеда \(1200\ \text{Н}\), а сила тяжести оболочки и груза равна \(950\ \text{Н}\). Тогда \(F_{\text{под}}=1200-950=250\ \text{Н}\). Положительный результат означает, что шар начнёт подниматься.
Подъёмная сила — не то же самое, что сила Архимеда. Сила Архимеда действует со стороны окружающего газа и направлена вверх, а подъёмная сила — это результат вычитания из неё силы тяжести всей системы.
Что произойдёт с аэростатом, если сила Архимеда равна силе тяжести?
Главное
- Подъёмная сила газа равна разности силы Архимеда и силы тяжести: \(F_{\text{под}}=F_A-mg\).
- Положительная подъёмная сила вызывает подъём, нулевая соответствует равновесию, отрицательная — опускание.