Giải Bài 2 trang 55 SGK Vật lí 12

Lời giải

a) Tại sao vỏ bóng phải được làm bằng chất liệu đàn hồi?

Khi bóng bay lên cao, áp suất khí quyển bên ngoài giảm dần. Lượng khí chứa trong bóng không đổi, nên theo định luật Boyle (ở nhiệt độ coi như không đổi) $pV = \text{hằng số}$: áp suất ngoài giảm thì thể tích khí trong bóng tăng, khiến bóng phồng to ra.

Do đó vỏ bóng phải làm bằng chất liệu đàn hồi để có thể co giãn (phồng to) theo sự tăng thể tích của khối khí bên trong khi bóng lên cao, tránh bị vỡ sớm.

b) Tại sao phải bơm vào bóng loại khí có khối lượng riêng nhỏ hơn không khí?

Muốn bóng bay lên thì lực đẩy Archimedes của không khí tác dụng lên bóng phải lớn hơn trọng lượng của cả quả bóng (vỏ, khí bơm vào và thiết bị treo bên dưới).

Lực đẩy Archimedes bằng trọng lượng khối không khí bị bóng chiếm chỗ. Nếu bơm vào bóng loại khí có khối lượng riêng nhỏ hơn không khí (như khí hydrogen hoặc helium) thì khối khí trong bóng nhẹ hơn khối không khí cùng thể tích, làm cho trọng lượng tổng của bóng nhỏ hơn lực đẩy Archimedes. Nhờ đó bóng mới có thể bay lên được.

c) Tại sao bóng thám không thường bị vỡ ở độ cao khoảng 30 km đến 40 km?

Càng lên cao, áp suất khí quyển bên ngoài càng giảm mạnh. Lượng khí trong bóng không đổi, nên khi áp suất ngoài giảm thì theo $pV = \text{hằng số}$ thể tích khối khí trong bóng tăng lên rất nhiều, làm vỏ bóng phồng to dần.

Đến độ cao khoảng 30 km đến 40 km, áp suất khí quyển đã rất nhỏ nên thể tích khí trong bóng tăng quá lớn, vượt quá giới hạn đàn hồi (khả năng co giãn) của vỏ bóng. Vỏ bóng không thể giãn nở thêm được nữa nên bị vỡ.

Đáp số