Сириус физика 7 класс
Вблизи горизонтального дна сосуда с водой, налитой до высоты h=30 см, в вертикальной стенке сосуда находится квадратное отверстие с длиной стороны a=10 см, закрытое листом жести примерно таких же размеров. Нижняя сторона отверстия находится на уровне дна сосуда. Определите равнодействующую сил давления воды и воздуха на лист жести. Ответ дайте в ньютонах, округлив до целого числа. Плотность воды ρ=1000 кг/м3 . Ускорение свободного падения g=10 м/с2 .
Для определения равнодействующей силы давления воды и воздуха на лист жести, нам нужно рассмотреть давления воды и воздуха на это отверстие отдельно.
- Давление воды:
Давление на глубине h можно вычислить по формуле:
P_water = ρ * g * h
Подставим значения:
P_water = 1000 кг/м^3 * 10 м/с^2 * 0.3 м = 3000 Н/м^2.
Это давление действует на всю площадь отверстия. Площадь квадратного отверстия (a * a):
S = a^2 = 0.1 м * 0.1 м = 0.01 м^2.
Сила давления воды на лист жести:
F_water = P_water * S = 3000 Н/м^2 * 0.01 м^2 = 30 Н.
- Давление воздуха:
Атмосферное давление (P_air) считается примерно равным 101325 Н/м^2. Это давление также действует на поверхность листа, однако оно действует вовнутрь через отверстие.
Сила давления воздуха на лист:
F_air = P_air * S = 101325 Н/м^2 * 0.01 м^2 = 1013,25 Н.
- Равнодействующая сила:
Учитывая, что давление воды направлено вверх, а давление воздуха — вниз, равнодействующая сила (F_resultant) будет равна:
F_resultant = F_air - F_water = 1013,25 Н - 30 Н = 983,25 Н.
Округляя до целого числа, мы получаем:
Ответ: 983 Н.