Почему нарушилось равновесие весов, когда из-под колокола воздушного насоса откачали воздух (рис. 163)? Объясните наблюдаемое явление.

5. Равновесие весов нарушилось, потому что на тело в воздухе действует выталкивающая (Архимедова) сила. Согласно закону Архимеда, эта сила равна весу воздуха в объёме тела: $F_A = \rho_{\text{возд}} g V$. Когда из-под колокола откачали воздух, плотность среды $\rho$ уменьшилась до нуля, и выталкивающая сила перестала действовать. Шар, имеющий больший объём, чем гиря, потерял значительную поддержку воздуха и перевесил. 6. Подъёмная сила аэростата $F_{\text{под}}$ — это разность между выталкивающей силой и весом оболочки с газом. Дано: $V = 1000\text{ м}^3$, $P_{\text{об}} = 2000\text{ Н}$, $\rho_{\text{возд}} \approx 1{,}29\text{ кг/м}^3$, $\rho_{\text{водор}} \approx 0{,}09\text{ кг/м}^3$, $g \approx 10\text{ Н/кг}$. 1) $F_A = \rho_{\text{возд}} g V = 1{,}29 \cdot 10 \cdot 1000 = 12900\text{ Н}$. 2) $P_{\text{газа}} = \rho_{\text{водор}} g V = 0{,}09 \cdot 10 \cdot 1000 = 900\text{ Н}$. 3) $F_{\text{под}} = F_A - P_{\text{об}} - P_{\text{газа}} = 12900 - 2000 - 900 = 10000\text{ Н}$. **Ответ: 10000 Н.** 7. Подъёмная сила $F_{\text{под}} = F_A - P_{\text{шара}} - P_{\text{гелия}}$. В задаче под «подъёмной силой шара» часто понимают разность $F_A - P_{\text{гелия}}$, либо чистую грузоподъёмность. Если $240\text{ Н}$ — это чистая сила, то: $F_{\text{под}} = (\rho_{\text{возд}} - \rho_{\text{гелия}}) g V - P_{\text{оболочки}}$. Допущение: $240\text{ Н}$ — это разность веса вытесненного воздуха и веса гелия внутри (без учета веса оболочки). $V = \frac{F_{\text{под}}}{(\rho_{\text{возд}} - \rho_{\text{гел}}) g} = \frac{240}{(1{,}29 - 0{,}18) \cdot 10} \approx \frac{240}{11{,}1} \approx 21{,}6\text{ м}^3$. **Ответ: ≈ 21,6 м³.** 8. Современные подводные лодки должны выдерживать колоссальное давление воды на больших глубинах. Чтобы корпус не раздавило, его делают максимально компактным и прочным (цилиндрической или сферической формы). Просторные залы и кабинеты, как в «Наутилусе», потребовали бы огромного корпуса, который технически невозможно сделать достаточно прочным и при этом маневренным и быстрым.