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 بطريقة سهلة وواضحة، يجب أن نتخيل القوى المؤثرة على قالب الرصاص ومنطاد الهيليوم معاً حتى يرتفعا في الهواء. إليك خطوات الحل بالتفصيل:
لكي يرتفع المنطاد ويحمل قالب الرصاص، يجب أن تكون القوة التي ترفع المنطاد (قوة الطفو) كافية ليس فقط لحمل المنطاد نفسه، بل وأيضاً لرفع قالب الرصاص الذي يزن $10\text{ N}$. هذا يعني أن "القوة الظاهرية" أو صافي قوة الرفع يجب أن تساوي على الأقل وزن الرصاص، أي $10\text{ N}$ لتعاكسه وتحمله للأعلى.
- كتابة المعطيات:
- كثافة غاز الهيليوم ($\rho_{\text{He}}$) = $0.18\text{ kg/m}^3$
- كثافة الهواء ($\rho_{\text{air}}$) = $1.3\text{ kg/m}^3$
- وزن قالب الرصاص ($W$) = $10\text{ N}$
- تسارع الجاذبية الأرضية ($g$) $\approx 9.8\text{ m/s}^2$ (أو يمكن استخدام $10\text{ m/s}^2$ للتبسيط في المدارس).
- حساب القوة المحصلة (قوة الطفو الكلية):
قوة الطفو ($F_b$) التي تؤثر بها كثافة الهواء على المنطاد تحسب بالقانون:
$F_b = \rho_{\text{air}} \cdot V \cdot g$
حيث $V$ هو حجم المنطاد.
- حساب وزن غاز الهيليوم داخل المنطاد:
$W_{\text{He}} = m \cdot g = (\rho_{\text{He}} \cdot V) \cdot g$
لكي يرفع المنطاد قالب الرصاص، يجب أن تكون قوة الطفو تساوي وزن الهيليوم مضافاً إليه وزن قالب الرصاص:
$$\text{قوة الطفو} = \text{وزن الهيليوم} + \text{وزن الرصاص}$$
$$\rho_{\text{air}} \cdot V \cdot g = (\rho_{\text{He}} \cdot V \cdot g) + 10$$
- ترتيب المعادلة لإيجاد الحجم ($V$):
$$(\rho_{\text{air}} - \rho_{\text{He}}) \cdot V \cdot g = 10$$
نعوض بالقيم (باستخدام $g = 9.8\text{ m/s}^2$ مثلاً، أو $10$ لتسهيل الحساب):
$$(1.3 - 0.18) \cdot V \cdot 9.8 = 10$$
$$1.12 \cdot 9.8 \cdot V = 10$$
$$10.976 \cdot V = 10$$
$$V = \frac{10}{10.976} \approx 0.91\text{ m}^3$$
إذن، حجم منطاد الهيليوم اللازم هو تقريباً $0.91\text{ متر مكعب}$.
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.
