КАК РЕШАТЬ, ФИЗИКА 9 КЛАСС

1) когда шар натянул причальный трос, спустя некоторое время система пришла в состояние покоя и силы, действующие на шар, скомпенсировались

пусть условия на этом уровне нормальные (P = 10^5 Па, T = 273 K)

запишем первый закон Ньютона:

Fa + mg + F = 0, где Fa - Архимедова сила, F - искомая сила натяжения

в проекции на некоторую ось, направленную в сторону Fa:

Fa - mg - F = 0

2) пусть высота подъема шара - максимальная, тогда силы, действующие на него, скомпенсированы (аналогично):

Fa - mg = 0

пусть на h(max) плотность воздуха равна p'(в) = p(в) / 2.

составим систему уравнений:

p(в) g V = F + mg

p'(в) g V = mg

вычитаем из первого уравнения второе

gV (p(в) - p'(в)) = F

F = p(в) g V / 2.

3) по уравнению Менделеева-Клапейрона (пусть воздух - идеальный газ):

P V = m R T / M

делим на объем обе части

P = p R T / M => p = P M / R T.

молярная масса воздуха M = 29*10^-3 кг/моль

F = P M g V / 2 R T

F = 10^5 * 29 * 6 / 2 * 8,31 * 273,

F = 3 834,913 H ≈ 3,8 кН

Запишем формулу кинетической энергии в малекулярной физике . Нам неизвестна температура, её мы выражаем из уравнения Менделеева-Клайперона   ⇒  из данной формулы выражаем температуру  ⇒ подставив данную формулу в формулу кинетической энергии 

R - универсальная газовая постоянная = 8,31 Дж/моль*К.

k - постоянная Больцмана = 1,38*10⁻²³ Дж/К.

V - объём = 1 м³.

p - давление = 1,5*10⁵ Па.

N - число малекул = 2*10²⁵.

Na - число авагадро = 6*10²³ моль₋₁

Подставляем численные данные и вычисляем ⇒ 

 Джоуль.

ответ:  Дж.