Квант
Смесь

Геометрические задачи

Н. В.

внутри шара обычно считают давление в шаре всюду одинаковым. Не нужно забывать, что это всего лишь приближение. Если мы определяем саму величину

p2=p0−ρгgh,p_2 = p_0 - \rho_\mathrm{г}gh,

то, так как hh мало — всего несколько метров, ρгgh≪p0\rho_\mathrm{г}gh \ll p_0, и мы можем считать p2≈p0p_2 \approx p_0. Если же нас интересует разность

p2−p1=ρгgh−ρвgh,p_2 - p_1 = \rho_\mathrm{г}gh - \rho_\mathrm{в}gh,

то здесь оба члена одинаковы по порядку величины, и учитывать их надо оба. Кстати сказать, то, что мы считаем ρв\rho_\mathrm{в} и ρг\rho_\mathrm{г} постоянными,— тоже приближение, на самом деле они уменьшаются с высотой по мере уменьшения давления. Но учет этого обстоятельства дал бы значительно меньшую поправку к выталкивающей силе, этой поправкой можно пренебречь.

Упражнения

  1. Определить подъемную силу воздушного шара, в котором находится mm г водорода. Оболочка шара герметичная и сделана из легкого неупругого материала, который может свободно растягиваться.

  2. На сколько градусов надо нагреть воздух внутри сообщающегося с атмосферой воздушного шара, сферическая оболочка которого имеет диаметр 10 м и весит 10 кг, для того чтобы шар взлетел? Атмосферное давление 735 мм. рт. ст., температура окружающего воздуха +27 ∘C+27\ ^\circ\mathrm{C}.

  3. Воздушный шар представляет собой баллон постоянного объема, наполненный гелием. Через отверстие в нижней части шар сообщается с атмосферой. Как изменится максимальная высота подъема шара, если гелий нагреть до температуры T1T_1? Температуру атмосферы считать постоянной и равной T0T_0, а давление изменяющимся по закону p=p0 (1−ah)p = p_0\,(1 - ah), где aa — постоянная, hh — высота подъема, p0p_0 — давление у поверхности Земли.

Геометрические задачи

  1. Высоты AKAK, BLBL и CMCM остроугольного треугольника ABCABC продолжены до пересечения с описанной окружностью в точках DD, EE, FF соответственно. Пусть PP, QQ, RR — такие точки окружности, что ⌣AP=13⌣ABD\smile AP = \frac{1}{3} \smile ABD, ⌣BQ=13⌣BCE\smile BQ = \frac{1}{3} \smile BCE, ⌣CR=13⌣CAF\smile CR = \frac{1}{3} \smile CAF, причем все дуги имеют одно и то же направление. Доказать, что ⌣AR=13⌣ACD\smile AR = \frac{1}{3} \smile ACD, ⌣CQ=1 ⁣/ ⁣3⌣CBF\smile CQ = {}^1\!/\!_3 \smile CBF, ⌣BP=1 ⁣/ ⁣3⌣BAE\smile BP = {}^1\!/\!_3 \smile BAE, а треугольник PQRPQR — равносторонний.

  2. Дана трапеция ABCDABCD с параллельными сторонами ABAB и CDCD, AB<CDAB < CD. Циркулем и линейкой построить точку HH на боковой стороне трапеции такую, что прямая HKHK, параллельная основанию трапеции, делит ее на части, площади которых относятся так m:nm : n.

  3. Пусть OO — центр окружности, описанной вокруг треугольника ABCABC, RR — ее радиус, HH — точка пересечения высот треугольника ABCABC и UU, VV, WW — точки пересечения описанной окружности с прямыми AHAH, BHBH и CHCH. Доказать, что прямые, проведенные через точки UU, VV, WW параллельно прямым OAOA, OBOB и OCOC соответственно, пересекаются в одной точке PP. Доказать также, что если H′H' — точка на продолжении отрезка OHOH, такая, что OH=HH′OH = HH', то PH′=OH2R2PH' = \dfrac{OH^2}{R^2}.

  4. Построить вписанный в окружность треугольник, зная одну его вершину AA и точку HH пересечения высот треугольника.

  5. Заданы окружность, прямая линия ABAB и точка XX на прямой. Построить окружность, касающуюся прямой ABAB в точке XX, так, чтобы общая касательная данной и проведенной окружностей имела заданную длину ll.

Н. В.

63