Для решения этой задачи нам понадобится знание о подъемной силе (силе Архимеда) и плотности воздуха и водорода. Подъемная сила равна разности между силой Архимеда, действующей на шар, и силой тяжести шара с водородом.
1. Определим силу Архимеда:
Сила Архимеда ( \(F_A\) ) рассчитывается по формуле:
\[ F_A = \rho_{воздуха} \cdot V \cdot g \]
где:
- \( \rho_{воздуха} \) - плотность воздуха (примем \( \rho_{воздуха} \approx 1.29 \, кг/м^3 \)),
- \( V \) - объем шара ( \( 0.003 \, м^3 \) ),
- \( g \) - ускорение свободного падения (примем \( g \approx 9.8 \, м/с^2 \)).
Подставим значения:
\[ F_A = 1.29 \, кг/м^3 \cdot 0.003 \, м^3 \cdot 9.8 \, м/с^2 \approx 0.037962 \, Н \]
2. Определим силу тяжести шара с водородом:
Сила тяжести ( \(F_т\) ) рассчитывается по формуле:
\[ F_т = m \cdot g \]
где:
- \( m \) - масса шара с водородом ( \( 3.4 \, г = 0.0034 \, кг \) ),
- \( g \) - ускорение свободного падения ( \( 9.8 \, м/с^2 \) ).
Подставим значения:
\[ F_т = 0.0034 \, кг \cdot 9.8 \, м/с^2 \approx 0.03332 \, Н \]
3. Рассчитаем подъемную силу:
Подъемная сила ( \(F_{под}\) ) равна разности между силой Архимеда и силой тяжести:
\[ F_{под} = F_A - F_т \]
Подставим значения:
\[ F_{под} = 0.037962 \, Н - 0.03332 \, Н \approx 0.004642 \, Н \]
Ответ: Подъемная сила детского шара составляет примерно 0.004642 Н.