Математичний запис закону Гей-Люссака​

1) Находим работу электрического поля:
A = e·Δφ = 1,6·10⁻¹⁹·1000 = 1,6·10⁻¹⁶ Дж                      (1)

2)
Эта работа равна кинетической энергии протона:
Ek = m·V²/2 = 1,67·10⁻²⁷ · V² /2 ≈ 0,84·10⁻²⁷·V²             (2)

3)

Приравняем (2) и (1)
0,84·10⁻²⁷·V²     = 1,6·10⁻¹⁶
V²  = 1,6·10⁻¹⁶ / 0,84·10⁻²⁷·V²  ≈ 1,9·10¹¹
V = √ (1,9·10¹¹) ≈ 0,44·10⁶ м/с

4)
Сила Лоренца, действующая на протон в магнитном поле является и центростремительной силой:
q·B·V = m·V²/R

Радиус:
R = m·V / (q·B) = 1,67·10⁻²⁷·0,44·10⁶ / (1,6·10⁻¹⁶·0,2) ≈ 23·10 ⁻⁶ м

Период:
T = 2π·R/V = 2·3,14·23·10⁻⁶ / 0,44·10⁶ ≈ 3,3·10⁻¹⁰ c

Vшара = 140 м3

ро водорода = 0,09 кг/м3

m оболочки = 88 кг

ро воздуха = 1,3 кг/м3

Fнат = Fарх - Fтяж

Fарх  = g * Vшара * ро(воздуха)

Fтяж = g * m

m = m (оболочки) + m (шара)

m (шара) = Vшара * ро(водорода)

Fтяж = g * (m(оболочки) + Vшара * ро(водорода))

Fтяж = g * m(оболочки) + g * Vшара * ро(водорода)

Fнат = g * Vшара * ро(воздуха) - g * m(оболочки) - g * Vшара * ро(водорода)

Fнат = g * (Vшара * ро(воздуха) - Vшара * ро(водорода) - m(оболочки))

Fнат = g * (Vшара * ( ро(воздуха) -  ро(водорода) ) - m(оболочки))

Fнат = 10 Н/кг * (140 м3 * ( 1,3 кг/м3 - 0,09 кг/м3 ) - 88 кг) = 10 Н/кг * 81,4 кг = 814 Н

ответ: Веревка натянута с силой 814 Н