Резиновый шарик, наполненный гелием, оторвался от нитки в безветренную погоду. На какую высоту относительно начального положения поднимется шарик за 6 с? Объем шарика 5 л, масса оболочки 5 г, плотность воздуха 1,3 кг/м3, плотность гелия 0,2 кг/м3.

Значение g принять равным 10 Н/кг.

Сопротивлением воздуха пренебречь.

Дано: объем шарика V = 5 л = 0,005 м ³, масса оболочки mo = 5 г = 0,005 кг, плотность воздуха ρв = 1,3 кг/м³, плотность гелия ρг = 0,2 кг/м³.

Находим массу гелия в шарике.

mг = ρг*V = 0,2*0,005 = 0,001 кг.

Общая масса шарика m = 0,001 + 0,005 = 0,006 кг.

Сила тяжести шарика Fт = mg = 0,006*10 = 0,06 H.

Сила Архимеда Fa = ρвgV = 1.3*10*0,005 = 0,065 H.

Сила, вызывающая ускоренное движение шарика вверх, равна:

F = Fa - Fт = 0,065 - 0,06 = 0,005 H.

Ускорение а = F/m = 0,005/0,006 = (5/6) м/с².

Путь шарика за 6 секунд равен:

S = at²/2 = (5/6) * (36/2) = 30/2 = 15 м.