Космическая станция, расположенная на геостационарной орбите, имеет форму цилиндра длины $L=100~км$ и радиуса $R=1~км$. Станция заполнена воздухом (его молярная масса $M=29~г/моль$) при атмосферном давлении и температуре $T=295~К$. Цилиндрическая поверхность служит «полом» для обитателей станции. Станция вращается вокруг своей оси, и создает привычное ускорение свободного падения $g=9.81~м/с^2$ на «полу».
iii
2.00
Воздушный шарик радиуса $r=3~м$ наполнили гелием (молярная масса гелия $M'=4~г/моль$). Шарик используют чтобы поднять груз неизвестной массы $m$. Груз прикрепили к шарику легкой веревкой длины $L=20~м$. Эта конструкция поднимается и в конце концов останавливается на высоте $H=500~м$ от «пола». Определите значение массы $m$.
Веревка (ее линейная плотность $\lambda=1~кг/м$) прикреплена к «полу» в двух диаметрально противоположных точках цилиндра (так, что расстояние между ее концами равно $2R$). Пусть точки $A$, $B$, и $C$ — это два конца веревки и ее середина соответственно.
viii
2.00
Теорема Гаусса утверждает, что $\oint \vec E\cdot \mathrm d\vec A = 0$, где интеграл берется по замкнутой поверхности, окружающей объем $V$, в котором нет зарядов. Как нужно изменить это выражение с точки зрения обитателя станции, если никаких других зарядов (кроме $Q$, распределенного по периметру станции) нет.