Применяем закон Архимеда
В соответствии с законом Архимеда, на воздушный шар, находящийся в воздухе, действует выталкивающая сила Fа, равная ρgV (Fа = ρgV), где: ρ — это плотность воздуха; g — это ускорение свободного падения, V — это объем.
Но, не стоит забывать, что на воздушный шар, имеющий массу m, воздействует сила тяжести Fт = mg, заставляющая наш шар двигаться вертикально вниз со скоростью свободного падения.
Если выталкивающая сила Fа больше силы тяжести Fт, то сумма всех сил, действующих на шар (равнодействующая сила), будет отличной от нуля и направлена вверх, и наш шар взлетит.
Чтобы увеличить Fа и уменьшить Fт, следует увеличить объем V и желательно уменьшить массу m нашего шара. К снижению массы воздушного шара приведет снижение плотности воздуха, которым заполнен летающий агрегат. Снижение плотности воздуха можно достичь путем его нагревания либо, как вариант, заполнения полости шара легким газом, например, водородом.
Воздушный шар как материальная точка
Будем рассматривать воздушный шар в качестве материальной точки. Но материальная точка не имеет объема, обладая только массой, поскольку ее физические характеристики ничем не измеримы.
Из данных рассуждений выходит, что объем нашего шара в виде точки равен 0. При вычислении подъемной (выталкивающей) силы Fа мы увидим, что она также равна нулю. Вместе с тем, масса шара m, а значит и сила воздействия тяжести Fт, направленная вниз, никуда не денутся.
Таким образом, представляя наш шар материальной точкой, мы исключаем воздействие на него подъемной силы Fа, что противоречит практической стороне вопроса.
Другими словами, точкой как телом, размерами которого можно пренебречь, шар не может являться в силу того, что для определения его плотности нам необходимы такие физические величины как объем и масса.
Сформулируем ответ на вопрос: при расчете силы Архимеда шар, находящийся в воздухе, материальной точкой являться не может.