Внутри герметичной оболочки стратостата массой M=1 кг находится гелий массой m=2 кг. Считая, что оболочка стратостата может свободно растягиваться, определите подъёмную силу стратостата. Ответ выразите в ньютонах, округлив до целого числа. Молярная масса гелия μ1=4 г/моль, воздуха — μ2=29 г/моль. Ускорение свободного падения примите равным g=10 м/с2. Атмосферное давление равно 100 кПа, температуры воздуха и гелия равны 0 ∘C.

Для определения подъёмной силы стратостата воспользуемся законом Архимеда. Подъёмная сила равна разности веса вытесненного воздуха и веса стратостата.

Сначала найдем объем гелия: V = m / μ1 = 2 кг / (0.004 кг/моль) = 500 моль

Теперь найдем массу воздуха, вытесненного гелием: m_воздуха = V * μ2 = 500 моль * 0.029 кг/моль = 14.5 кг

Теперь найдем вес гелия и вес вытесненного воздуха: F_гелия = m * g = 2 кг * 10 м/с^2 = 20 Н F_воздуха = m_воздуха * g = 14.5 кг * 10 м/с^2 = 145 Н

Теперь найдем подъемную силу стратостата: F_подъемная = F_воздуха - F_гелия = 145 Н - 20 Н = 125 Н

Ответ: Подъемная сила стратостата равна 125 Н.