يرتفع منطاد الهيليوم؛ لأن قوة طفو الهواء تحمله فإذا كانت كثافة غاز الهيليوم 3 0.18kg/m وكثافة الهواء 3 1.3kg/m ، فما حجم منطاد الهيليوم اللازم لرفع قالب من الرصاص وزنه 10N~؟
الإجابة الصحيحة من خلال موقع بوابة الإجابات هي:
القوة الظاهرية؛ Fيجب أن تساوي 10n حتى تعاكس وزن قالب الرصاص
لحل هذه المسألة، يجب أن نفهم مبدأ الطفو وعلاقته بالكثافة والوزن. الإجابة المختصرة التي ذكرتها صحيحة، وهي أن القوة الظاهرية (قوة الطفو) يجب أن تساوي 10 نيوتن لرفع قالب الرصاص. الآن، لنشرح كيف نصل إلى هذه النتيجة بالتفصيل:
1. فهم قوة الطفو:
- عندما يوضع جسم في سائل (أو غاز مثل الهواء)، يتعرض لقوتين: وزنه الذي يسحبه للأسفل، وقوة الطفو التي تدفعه للأعلى.
- قوة الطفو هذه ناتجة عن اختلاف كثافة الجسم عن كثافة السائل (أو الغاز) المحيط به.
- إذا كانت كثافة الجسم أقل من كثافة السائل (أو الغاز)، فإن قوة الطفو تكون أكبر من الوزن، فيرتفع الجسم (مثل منطاد الهيليوم).
2. العلاقة بين قوة الطفو والوزن:- لكي يرتفع منطاد الهيليوم، يجب أن تكون قوة الطفو أكبر من وزن ما يحمله (قالب الرصاص في هذه الحالة).
- عندما تتساوى قوة الطفو مع وزن قالب الرصاص، فإن المنطاد يظل معلقًا في الهواء ولا يرتفع ولا ينخفض.
- في هذه المسألة، نريد تحديد حجم المنطاد اللازم *لرفع* قالب الرصاص، لذا يجب أن تكون قوة الطفو أكبر بقليل من 10 نيوتن، ولكن لتبسيط الحل، نفترض أنها تساوي 10 نيوتن.
3. حساب قوة الطفو:- قوة الطفو (F) تحسب بالمعادلة التالية: F = ρهواء * V * g
- ρهواء: كثافة الهواء (1.3 kg/m³)
- V: حجم المنطاد (وهو ما نريد حسابه)
- g: تسارع الجاذبية الأرضية (تقريبًا 9.8 m/s²)
4. إيجاد حجم المنطاد:- نعلم أن قوة الطفو (F) يجب أن تساوي 10 نيوتن. إذن:
10 N = 1.3 kg/m³ * V * 9.8 m/s²
- لإيجاد V (حجم المنطاد)، نقسم الطرفين على (1.3 kg/m³ * 9.8 m/s²):
V = 10 N / (1.3 kg/m³ * 9.8 m/s²)
V ≈ 0.78 m³
5. دور كثافة الهيليوم:
- كثافة الهيليوم (0.18 kg/m³) مهمة لفهم سبب ارتفاع المنطاد، ولكنها ليست ضرورية لحساب حجم المنطاد *اللازم لرفع وزن معين*. نحن نركز هنا على قوة الطفو التي يوفرها الهواء، وليس على وزن الهيليوم داخل المنطاد.
الخلاصة:حجم منطاد الهيليوم اللازم لرفع قالب رصاص وزنه 10 نيوتن هو تقريبًا 0.78 متر مكعب. هذا الحجم يضمن أن قوة الطفو الناتجة عن الهواء المحيط تساوي وزن قالب الرصاص، مما يسمح للمنطاد بالارتفاع.
اذا كان لديك إجابة افضل او هناك خطأ في الإجابة علي سؤال يرتفع منطاد الهيليوم؛ لأن قوة طفو الهواء تحمله فإذا كانت كثافة غاز الهيليوم 3 0.18kg/m وكثافة الهواء 3 1.3kg/m ، فما حجم منطاد الهيليوم اللازم لرفع قالب من الرصاص وزنه 10N~ اترك تعليق فورآ.
