Решение: Почему летит небесный фонарик
Статья к заданиюВоздушные «шары счастья»
«Шары желаний», или небесные фонарики – объёмные бумажные конструкции с огоньком внутри, летающие по принципу воздушного шара (от нагретого воздуха).
Для изготовления небесных фонариков традиционно используются только натуральные материалы: рисовая бумага и каркас из бамбука. Топливный элемент крепится на верёвке со специальной негорючей пропиткой, вместо традиционной медной проволоки, что уменьшает массу небесного фонарика, улучшает лётные качества и делает его полностью биоразлагаемым.
Стоит заметить, что бумажный корпус китайских летающих фонариков пропитан восковым раствором, что не даёт ему загореться при попадании открытого огня (такая бумага обугливается, но не горит). Это делает запуск менее опасным.
Используя приведённый материал о небесных фонариках, объясните причину их подъёма.
Решение по шагам
3 шагаПри нагревании воздух внутри фонарика расширяется и его плотность уменьшается.
$$\rho_{\text{горячего воздуха}} < \rho_{\text{наружного воздуха}}$$Средняя плотность фонарика вместе с горячим воздухом внутри становится меньше плотности окружающего воздуха.
Поэтому подъёмная сила преобладает над силой тяжести, и фонарик поднимается вверх.
Где здесь ошибаются
Считать, что при подъёме уменьшается архимедова сила.
Делать вывод о бесконечном подъёме фонарика.
Связывать причину подъёма с биоразлагаемостью материала.