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问题: 暑假初二物理

图12-2所示为杭州西湖孤山草坪上的一只观光用的载人气球(气球可以看作球体,球的体积V=(4/3)派R^3),该球的半径为4m,球内充氦气,气球能搭载物体的最大质量为125kg(氦气的密度为P氦=0.18kg/m^3,空气的密度为P空=1.29kg/m^3,g取9.8N/kg),问:
(1)若该气球只搭载一个质量为55kg的人观光,当气球搭载此人匀速升至高空时,则需要用多少牛的力,才能将气球拉住?
(2)气球的球壳和载重物的质量总共为多少千克?

解答:

该题目中气球获得的升力由气球的浮力提供,其向下所受的力为两部分:一是气球球壳自重和配重物的重量,而是所载物体的重量。 既然题目中说道气球能搭载的物体重大质量为125kg,所以意味着, 气球的升力,减去自身负重的额外升力最大为125kg。
1)现在气球只装了55千克的人,所以这意味着,仍需125-55=70kg向下力来平衡,使气球做匀速上升。
70kg=70*10N/kg

2)气球总的浮力为 体积*密度差 单位是千克力(也可以
乘以g变成牛顿)
计算得到位297.4kg
而气球能搭载最大质量为125kg
所以说明,气球自身负重,包括球壳和配重物为
297.4kg-125kg=172.4kg