Номер 470, страница 64 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Вес воздуха. Атмосферное давление - номер 470, страница 64.

Условие.

470. Рассчитайте силу давления воздуха, которая действует на книгу, лежащую на столе при нормальном атмосферном давлении, если площадь поверхности книги 300 см². Почему легко поднять книгу со стола?

Решение.

Рассчитайте силу давления воздуха, которая действует на книгу, лежащую на столе при нормальном атмосферном давлении, если площадь поверхности книги 300 см².

Дано:

Нормальное атмосферное давление, $P_н = 101325$ Па
Площадь поверхности книги, $S = 300$ см²

Перевод в систему СИ:
$S = 300 \text{ см}^2 = 300 \cdot 10^{-4} \text{ м}^2 = 0,03 \text{ м}^2$

Найти:

Силу давления воздуха $\text{F}$.

Решение:

Давление определяется как сила, действующая на единицу площади. Формула для давления:
$P = \frac{F}{S}$
Отсюда можем выразить силу давления:
$F = P \cdot S$
Подставим числовые значения в систему СИ:
$F = 101325 \text{ Па} \cdot 0,03 \text{ м}^2 = 3039,75 \text{ Н}$
Округлим полученное значение:
$F \approx 3040 \text{ Н}$

Ответ: сила давления воздуха, действующая на поверхность книги, составляет примерно 3040 Н.

Почему легко поднять книгу со стола?

Решение:

Атмосферное давление действует на все поверхности тела, с которыми соприкасается воздух. На верхнюю поверхность книги действует сила давления, направленная вниз. Однако воздух проникает и под книгу, поэтому на ее нижнюю поверхность действует такая же сила давления, но направленная вверх. Поскольку толщина книги мала, давление сверху и снизу можно считать одинаковым. Таким образом, силы, действующие на книгу сверху и снизу, практически равны по модулю и противоположны по направлению, поэтому они компенсируют (уравновешивают) друг друга. В результате, чтобы поднять книгу, нам необходимо преодолеть в основном только ее силу тяжести, которая несравнимо меньше силы атмосферного давления.

Ответ: книгу легко поднять, так как сила атмосферного давления, действующая на нее сверху, компенсируется практически равной ей по величине силой давления, действующей на книгу снизу.