Шарик, наполненный гелием, был случайно отпущен ребёнком. До каких пор этот шарик будет подниматься вверх?

Шарик, наполненный гелием, будет подниматься вверх до тех пор, пока не достигнет высоты, где плотность гелия внутри шарика будет равна плотности окружающего воздуха. Эта точка называется точкой нейтральной плавучести или точкой уравновешивания.

Когда шарик наполнен гелием, гелий имеет меньшую плотность, чем окружающий воздух. Это создает разницу в плотности и вызывает подъемную силу, которая поднимает шарик вверх. Подъемная сила становится слабее по мере подъема шарика, так как плотность окружающего воздуха уменьшается с увеличением высоты.

Однако с увеличением высоты вытеснение воздуха шариком также увеличивается, что приводит к расширению гелия внутри шарика. Поскольку гелий является газом, его объем увеличивается с увеличением высоты. При достижении точки нейтральной плавучести объем гелия в шарике становится настолько большим, что он равен объему вытесненного воздуха, и подъемная сила становится равной нулю.

На этой высоте шарик перестает подниматься и начинает парить в воздухе. Он может дрейфовать горизонтально под воздействием ветра, но не будет больше подниматься вверх. Важно отметить, что точная высота, на которой происходит это уравновешивание, зависит от нескольких факторов, включая размеры шарика, его начальную массу и плотность окружающего воздуха.

После достижения точки нейтральной плавучести шарик будет продолжать парить на этой высоте до тех пор, пока гелий не начнет утекать из оболочки или пока не произойдет другое внешнее воздействие, меняющее его движение.