Номер 471, страница 64 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Вес воздуха. Атмосферное давление - номер 471, страница 64.

Условие.

471. Площадь поверхности грудной клетки у человека 600 см². Найдите силу давления на грудную клетку, когда аквалангист стоит на берегу моря и когда он погрузился под воду на глубину 20 м. Атмосферное давление считать нормальным.

Решение.

Дано:

Площадь поверхности грудной клетки $S = 600 \text{ см}^2$

Глубина погружения $h = 20 \text{ м}$

Нормальное атмосферное давление (приближенно) $P_{атм} = 10^5 \text{ Па}$

Плотность морской воды (приближенно) $\rho = 1030 \text{ кг/м}^3$

Ускорение свободного падения (приближенно) $g = 10 \text{ Н/кг}$

$S = 600 \text{ см}^2 = 600 \cdot (10^{-2} \text{ м})^2 = 600 \cdot 10^{-4} \text{ м}^2 = 0.06 \text{ м}^2$

Найти:

$F_1$ – сила давления на берегу моря

$F_2$ – сила давления на глубине 20 м

Решение:

Сила давления $\text{F}$ вычисляется по формуле $F = P \cdot S$, где $\text{P}$ – давление, а $\text{S}$ – площадь поверхности, на которую это давление действует.

когда аквалангист стоит на берегу моря

На поверхности земли на грудную клетку действует только атмосферное давление $P_{атм}$.

Сила давления $F_1$ в этом случае равна:

$F_1 = P_{атм} \cdot S$

Подставим числовые значения:

$F_1 = 10^5 \text{ Па} \cdot 0.06 \text{ м}^2 = 6000 \text{ Н} = 6 \text{ кН}$.

Ответ: 6 кН.

когда он погрузился под воду на глубину 20 м

При погружении в воду на глубину $\text{h}$ на тело действует общее давление $P_{общ}$, которое складывается из атмосферного давления $P_{атм}$ и гидростатического давления столба воды $P_{гидр}$.

$P_{общ} = P_{атм} + P_{гидр}$

Гидростатическое давление рассчитывается по формуле:

$P_{гидр} = \rho \cdot g \cdot h$

Вычислим гидростатическое давление:

$P_{гидр} = 1030 \text{ кг/м}^3 \cdot 10 \text{ Н/кг} \cdot 20 \text{ м} = 206000 \text{ Па}$.

Теперь найдем общее давление на глубине 20 м:

$P_{общ} = 10^5 \text{ Па} + 206000 \text{ Па} = 100000 \text{ Па} + 206000 \text{ Па} = 306000 \text{ Па}$.

Сила давления на грудную клетку под водой $F_2$ равна:

$F_2 = P_{общ} \cdot S = 306000 \text{ Па} \cdot 0.06 \text{ м}^2 = 18360 \text{ Н} = 18.36 \text{ кН}$.

Ответ: 18.36 кН.