V.3.4. Probleme rezolvate
1. Calculează forța de apăsare pe care aerul atmosferic o exercită asupra unui geam cu lungimea de 1 m și lățimea de 60 cm, știind că presiunea aerului este 105 Pa.
Rezolvare:
Notăm datele problemei:
L = 1 m
l = 60 cm = 0,6 m
p = 100000 Pa
F = ?
Scriem formula presiunii și scoatem necunoscuta, F:
Calculăm aria geamului și înlocuim datele:
S = L ∙ l = 1 m ∙ 0,6 m = 0,6 m2
F = p ∙ S = 100000 Pa ∙ 0,6 m2 = 60000 N
Observăm o forță enormă din partea aerului asupra geamului și totuși geamul nu se sparge, deoarece aerul acționează și din exterior și din interior cu aceeași forță, având o forță rezultantă egală cu zero.
2. Ce lungime ar trebui să aibă tubul lui Torricelli, dacă în loc de mercur am folosi apă ? Presiunea atmosferică normală este de 100000 Pa, iar densitatea apei este 1000 kg/m3.
Rezolvare:
Notăm datele problemei:
hcol. apă = ? m
p = 100000 Pa
ρ = 1000 kg/m3
Scriem formula presiunii atmosferice și scoatem necunoscuta, hcol. apă :
3. Un pahar de 400 cm3 și cu diametrul gurii de 6 cm, plin cu apă, se acoperă cu un carton și se răstoarnă. Densitatea apei este 1000 kg/m3.
Se cere:
a) Ce forță de apăsare exercită apa asupra cartonului ?
b) Ce forță de apăsare exercită aerul atmosferic asupra cartonului, știind presiunea aerului de 100.000 Pa ?
Rezolvare:
Notăm datele problemei și le transformăm în SI:
Fcol. apă = ?
Fcol. aer = ?
p = 100000 Pa
ρ = 1000 kg/m3
V = 400 cm3 = 400 ∙ (0,01m)3 = 0,0004 m3
D = 6 cm
Rcerc = D/2 = 3 cm = 0,03 m
Forța de apăsare a apei este chiar greutatea apei din pahar:
Fcol. apă = Gcol. apă = m ∙ g = ρapă ∙ V ∙ g = 1000 kg/m3 ∙ 0,0004 m3 ∙ 10 N/kg = 4 N
Forța de apăsare a aerului o aflăm din formula presiunii:
