Масса снаряжения воздушного шара (оболочки, сетки, корзины) составляет 442 кг. Объём шара — 1600м³.
Рассчитай, какой подъёмной силой будет обладать этот шар при наполнении его гелием.
(Принять плотность газа ρгелия=0,18кг/м3 и g=9,8Н/кг).

Плотность некоторых газов
ρ=кгм3 ρ=гсм3
Хлор 3,210 0,00321
Оксид углерода (IV) (углекислый газ) 1,980 0,00198
Кислород 1,430 0,00143
Воздух 1,290 0,00129
Азот 1,250 0,00125
Оксид углерода (II) (угарный газ) 1,250 0,00125
Природный газ 0,800 0,0008
Водяной пар (при t=100°C) 0,590 0,00059
Гелий 0,180 0,00018
Водород 0,090 0,00009

ответ (округли до сотых): воздушный шар будет обладать подъёмной силой
кН.

Поднимаясь по желобу на высоту h шарик приобретает потенциальную энергию
W = mgh.

При малых смещениях можно считать, что амплитуда колебаний по дуге желоба l равна проекции этой дуги на горизонталь X0. Из прямоугольного треугольника, образованного радиусом желоба R, амплитуды горизонтального смещения X0  и проекции крайнего положения шарика на вертикаль (R-h) следует:
X0^2 + (R-h)^2 = R^2
Отсюда получим: X0^2 = 2*R*h - h^2
Учитывая, что при малых колебаниях h^2 << 2*R*h
X0^2 = 2*R*h

Таким образом, получаем выражение для h через амплитуду X0 при малых отклонениях от положения равновесия:
h = X0^2/2R

Потенциальная энергия, максимальная при крайнем положении шарика обретает вид:
W = m*g*X0^2/2R

Теперь получим значение максимальной кинетической энергии шарика (при прохождении положения равновесия). Она равна:
T = m*V0^2/2 + I*Omega^2/2
поскольку, коль шарик катится по жёлобу без проскалзывания, мы должны, помимо кин энергии поступательного движения шарика массы m, учитывать ещё и энергию вращения шарика с моментом инерции I и угловой скоростью вращения шарика вокруг его собственной оси Omega.

При этом максимальная линейная скорость шарика
V0 = Omega*r, где r = радиус шарика =>
Omega = V0/r

T = m*V0^2/2 + I*(V0/r)^2/2

Если шарик совершает гармонические колебания по закону
x(t) = X0*Sin(omega*t) то его скорость должна меняться по закону
v(t) = x'(t) = omega*X0*Cos(omega*t)

Таким образом, максимальная линейная скорость шарика (амплитуда скорости) равна
V0 = omega*X0, где omega - циклическая частота колебаний шарика.

Выражение для максимальной кинетической энергии шарика принимает вид:
T = m*(omega*X0)^2/2 + I*(omega*X0)^2/(2r^2).

Поскольку момент инерции шарика радиуса r и массы m равен
I = (2/5)mr^2, то

T = m*(omega*X0)^2/2 + (2/5)mr^2*(omega*X0)^2/(2r^2) = (7/10)m*(omega*X0)^2

В колебательной системе максимальное значение потенциальной энергии W равно максимальной величине кинетической энергии T.

(7/10)m*(omega*X0)^2 = m*g*X0^2/2R
отсюда, сокращая в обеих частях равенства m и X0 получаем:

(7/5)*omega^2 = g/R

и окончательно
omega^2 = (5/7)*(g/R)
и
omega = sqrt(5g/7R).

Частота такого "маятника" niu = omega/2Pi
niu = sqrt(5g/7R)/2Pi

Период T = 1/niu = 2Pi*sqrt(7R/5g)

Вес в воде меньше из за выталкивающей силы (силы Архимеда)
Fa=F₁-F₂, где Fa - сила Архимеда, F₁=20Н вес тела в воздухе, а F₂ =18,75Н вес тела в воде
Fa=ρ₀Vg, где ρ₀ = 1000 кг/м³ - плотность воды, V- объем короны, g=9,8 м/с² -ускорение свободного падения
отсюда получаем объем короны V=Fa/(ρ₀g)

F₁= ρVg, где ρ - плотность сплава короны
ρ=F₁/(Vg)=F₁/(gFa/(ρ₀g))=F₁/(Fa/ρ₀)=ρ₀F₁/Fa=ρ₀F₁/(F₁-F₂)=
=1000 кг/м³*20H/(20H-18,75H)=16000кг/м³

теперь найдем, сколько в короне было золота, а сколько серебра
Пусть m₁ и m₂ - массы золота и серебра в короне, а V₁ и V₂- объемы золота и серебра в короне
 ρ₁ = 20000кг/м³ - плотность золота
 ρ₂ = 10000кг/м³ - плотность  серебра
тогда m₁=ρ₁V₁ и m₂=ρ₂V₂
(m₁ + m₂)g=F₁ или (ρ₁V₁+ ρ₂V₂)g=F₁
V₁+V₂=V

итак получаем систему из двух уравнений
(ρ₁V₁+ ρ₂V₂)g=F₁
V₁+V₂=V
c двумя неизвестными-V₁ и V₂
V₂=V-V₁
(ρ₁V₁+ ρ₂(V-V₁))g=F₁
ρ₁V₁+ ρ₂V-ρ₂V₁=F₁/g
ρ₁V₁-ρ₂V₁=F₁/g-ρ₂V
V₁(ρ₁-ρ₂)=F₁/g-ρ₂V
V₁=(F₁/g-ρ₂V)/(ρ₁-ρ₂)=(F₁/g-ρ₂Fa/(ρ₀g))/(ρ₁-ρ₂)=(F₁-ρ₂Fa/ρ₀)/g(ρ₁-ρ₂)
m₁=ρ₁V₁=ρ₁(F₁-ρ₂Fa/ρ₀)/g(ρ₁-ρ₂)=ρ₁(F₁-ρ₂Fa/ρ₀)/g(ρ₁-ρ₂)=
=20000кг/м³*(20H-10000кг/м³* (20H-18,75H)/1000кг/м³)/9,8 м/с²*(20000кг/м³-10000кг/м³)=20000кг/м³*(20H-10* 1,25H)/9,8 м/с²*10000кг/м³=2*(20H-10* 1,25H)/9,8 м/с²=1,53 кг

m₂=m-m₁=F₁/g-m₁=20H/9,8 м/с²-1,53 кг=0,511 кг

ответ: плотность короны 16000кг/м³, масса золота в ней 1,53 кг, а масса серебра 0,511