номер 3, страница 145 - гдз по физике 9 класс учебник Исаченкова

3.Почему для увеличения высоты подъёма воздушного шара с него приходится сбрасывать груз (балласт)?

3.Почему для увеличения высоты подъёма воздушного шара с него приходится сбрасывать груз (балласт)?

Объяснение:

Подъём и равновесие воздушного шара определяются соотношением двух сил:

• Архимедовой (выталкивающей) силы: $$F_A = \rho_{\text{возд}} g V$$ где $\rho_{\text{возд}}$ — плотность окружающего воздуха, а $V$ — объём шара;
• Силы тяжести, действующей на шар вместе с грузом: $$F_{\text{тяж}} = mg$$ где $m$ — общая масса шара, оболочки, наполняющего газа и груза.

По мере подъёма воздушного шара плотность атмосферного воздуха $\rho_{\text{возд}}$ уменьшается с высотой. Вследствие этого выталкивающая архимедова сила $F_A$ также постепенно уменьшается. На определённой высоте сила тяжести уравновешивает архимедову силу ($F_A = F_{\text{тяж}}$), и подъём прекращается — шар зависает на месте.

Чтобы шар продолжил подниматься, необходимо снова сделать выталкивающую силу больше силы тяжести ($F_A > F_{\text{тяж}}$). Поскольку увеличить плотность разреженного воздуха на высоте или объём шара нельзя, уменьшают его массу $m$. Для этого сбрасывают балласт: сила тяжести $F_{\text{тяж}}$ резко снижается, равновесие нарушается в пользу архимедовой силы, и воздушный шар поднимается на ещё большую высоту.

Ответ: С высотой плотность воздуха уменьшается, поэтому падает и выталкивающая архимедова сила. Сброс балласта уменьшает общую массу шара и действующую на него силу тяжести, что позволяет ослабевшей архимедовой силе поднять его выше.