ГДЗ по физике, 7 класс, Перышкин, номер 26.2: Сила

План решения:

Чтобы объяснить изменение объёма шарика, нужно рассмотреть два физических процесса: изменение атмосферного давления с высотой и поведение газа внутри оболочки. Мы будем опираться на закон Бойля — Мариотта (или просто на зависимость давления от объёма при постоянной температуре) и знание о том, как ведёт себя атмосфера.

Вычисление и логическое обоснование:

1. Атмосферное давление создаётся весом столба воздуха над данной точкой. Чем выше мы поднимаемся от поверхности Земли, тем меньше высота этого столба и тем разреженнее воздух. Следовательно, внешнее атмосферное давление уменьшается по мере подъёма.

2. Внутри воздушного шарика находится газ (гелий), который давит на стенки изнутри. В начальный момент времени давление внутри шарика примерно равно внешнему давлению плюс упругость резиновой оболочки.

3. При подъёме внешнее давление падает. Давление гелия внутри шарика становится больше внешнего давления. Из-за этой разницы давлений резиновая оболочка начинает растягиваться.

4. Согласно газовым законам, если температура не меняется существенно, то уменьшение внешнего давления приводит к увеличению объёма газа (P↓⇒V↑). Гелий расширяется, занимая больший объём, пока внутреннее давление снова не уравновесится с внешним (с учётом упругости оболочки).

Проверка и вывод:

Логика верна: в вакууме шарик бы лопнул или максимально расширился, так как внешнее давление стремится к нулю. На Земле же давление постепенно снижается, поэтому расширение происходит плавно. Это подтверждается наблюдениями за метеозондами, которые сильно раздуваются перед тем, как лопнуть на большой высоте.