- Летний опыт по физике с подъемной силой

kalser.ru Опыты по физике Летний опыт по физике с подъемной силой
30.07.2012 07:42

Летний опыт по физике с подъемной силой

zero_swimming_headВ жаркий летний день, на солнцепеке можно поставить любопытный физический опыт. Подобная демонстрация может быть полезной к объяснению действия силы Архимеда, нулевой плавучести тел и подъемной силы, и даже может являться прототипом собственной модели монгольфьера.

Для осуществления задуманного нам понадобится несколько пластиковых пакетов для мусора черного цвета (в нашем случае три штуки по 30 л), нить для крепления и, как всегда, немного терпения и сноровки.

Наполняем пакеты воздухом поочередно, стараясь наполнить как можно плотнее, и завязываем отверстия нитью. Скрепляем пакеты вместе. У нас получилась довольно таки легкая и подвижная конструкция. Выносим наш будущий монгольфьер на солнцепек.

Через короткое время воздух в черном пакете прогреется и...

zero_swimming

Небольшой видеофрагмент наших летных испытаний:

Плотность нагретого воздуха в пакете меньше, чем снаружи, поэтому сила Архимеда будет пытаться оторвать наш монгольфьер от земли. Однако вес оболочки будет компенсировать подъемную силу, создавая так называемую "нулевую плавучесть". Где-то будет равенство, а иногда сила Архимеда будет брать верх и попутный ветер начнет уносить наш монгольфьер вдаль, будьте внимательны во время летных испытаний.

Ну а теперь попытаемся оценить подъемную силу (силу Архимеда) в нашем опыте. Итак, 3 пластиковых пакета по 30 литров, при этом учтем потерю 5 л на завязывание, то есть объем V = 30 x 3 - 5 = 85 л. То есть V = 850 дм3 = 0.85 м3.

Примерная температура воздуха на солнцепеке в черном пакете (на скромный взгляд редактора физического блога) T = 40oC, то есть плотность воздуха ρ40 = 1.127 кг/м3, снаружи ρ25 = 1.109 кг/м3, а разность плотностей Δρ = 0.018 кг/м3.

Между тем, подъемная сила (сила Архимеда) есть:

ΔFA = ΔρgV

Делаем расчет по рабочей формуле нашей задачки:

ΔFA = ΔρgV = 0.018·10·0.85 = 0.153 Н

То есть подъемная сила, в нашем предположении, составляет почти 0.15 ньютона, и если мы наблюдаем нулевую плавучесть, соответственно, масса всей оболочки в нашем опыте:

P = mg => m = P/g = 15.3 г

Выходит, что один пластиковый пакет для мусора вместимостью 30 л имеет массу примерно 5 граммов.

Комментарии  

 
+12 # Guest 29.08.2012 09:10
Кстати, проверить массу пакета можно просто взвесив их упаковку из 100 штук. Все-таки, кажется мне, что 5 граммов великовато для одного *нет*
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 
 
+1 # Юрий 01.10.2014 22:49
85л - это 0,085м^3. Кроме того, плотность при повышении температуры понижается, а в тексте наоборот.
Ответить | Ответить с цитатой | Цитировать
 

(новое окно)

Как ввести формулу
Работает только для формы "Добавить комментарий" к материалу:
будет [img]http://latex.codecogs.com/gif.latex?t^2[/img]

YouTube-канал НИЯУ МИФИ >> YouTube-канал kalser.ru >>

Marvin and Milo Marvin and Milo
physics.org/marvinandmilo >>