Φυσική Β Γυμνασίου Κεφάλαιο 4 – Άσκηση 3

bkef4-ask3bkef4-dedomena

Δεδομένα
A=100cm^2

h=3m

\rho=1020\frac{kg}{m^3}

g=10\frac{m}{s^2}

Ζητούμενα
F=?

Μετατρέπουμε πρώτα το εμβαδόν στο SI:

\displaystyle A=100cm^2=\frac{100m^2}{10000}=0,01m^2

Η ελάχιστη δύναμη που πρέπει να ασκήσουμε στο πώμα θα είναι ίση με τη δύναμη που θα ασκεί το νερό από την άλλη πλευρά του πώματος, λόγω της υδροστατικής πίεσης*. Για να βρούμε λοιπόν τη δύναμη που ασκεί το νερό θα πρέπει πρώτα, λοιπόν, να υπολογίσουμε την υδροστατική πίεση:

Υδροστατική πίεση σε βάθος 3m:

\displaystyle p_{\upsilon\delta\rho}=\rho g h=1020\frac{kg}{m^3} 10\frac{m}{s^2} 3m = 30600Pa

Τώρα μπορούμε να υπολογίσουμε τη δύναμη που ασκείται στο πώμα από τον τύπο p_{\upsilon\delta\rho}=\frac{F}{A}.

F=p_{\upsilon\delta\rho}\cdot A=30600Pa \cdot 0,01m^2=306N

Άρα η ελάχιστη δύναμη που πρέπει να ασκήσουμε πρέπει να είναι όσο η δύναμη \boxed{F=306N}.

Σημείωση


Στο πώμα ασκούνται:

  • η δύναμη F που ασκούμε εμείς
  • η δύναμη λόγω της ατμοσφαιρικής πίεσης F2 μέσα στο πλοίο
  • η δύναμη F1 που ασκεί η θάλασσα η οποία οφείλεται και στην υδροστατική και στην ατμοσφαιρική πίεση

Fολ=0
F+ F2=F1
F+patmA=(pυδρ+patm)A
F+patmA=pυδρA+patmA
F=pυδρA

Άρα τελικά, αφού υπάρχει ατμοσφαιρική πίεση και από τις δύο πλευρές του πώματος, δεν την υπολογίζουμε.

 

[wbcr_php_snippet id="9473"]