Дано:
Pa=101325 Па
T1=300K
d=0,025 м
ΔT=100K
Найти: F
Объем газа в бутылке и количество газа остаются неизменными, это изохорический процес. (Закон Шарля)
PaT1=P2T2
T2=T1+ΔT
PaT1=P2T1+ΔT
P2=Pa(T1+ΔT)T1
После нагревания бутылки с газом пробка остаётся неподвижной. Так происходит потому, что сумма силы трения и силы внешнего атмосферного давления, действующих на пробку, равна силе давления газа внутри бутылки.
Fт+Fa=Fi
Fт=Fi−Fa
Сила давления определяется произведением давления на площадь торца пробки S.
Fa=PaS
Fi=P2S
(7)S=πd24
Fт=P2∗πd24−Paπd24
Fт=Pa(T1+ΔT)T1∗πd24−Paπd24
Fт=(πd24)∗(Pa(T1+ΔT)T1−Pa)
Fт=(3,14∗0,02524)∗(101325∗(300+100)300−101325)
Fт≈16,57 Н
ответ: сила трения пробки 16,57 Н
16,8 кПа стоя на месте
33,6 кПа при ходьбе
Объяснение:
1. Посчитаем площадь подошвы:
Sп = 0,25 см² × (634 + ½ × 130) = 174,75 см²
2. Посчитаем площадь опоры. Так как мы стоим на двух ногах, то площадь опоры будет равна удвоенной площади одной подошвы:
S = 2×Sп = 174,75 см² × 2 = 349,5 см²
3. Выразим площадь в м²: 349,5 см² = 0,03495 м² ≈ 0,035 м²
4. Зная массу тела, найдём его вес, то есть силу, с которой тело давит на поверхность:
P = mg = 60 кг × 9,8 Н/кг = 588 Н
5. Давление в состоянии покоя (когда стоим на месте):
рм = Р / S = 588Н / 0,035 м² = 16800 Па = 16,8 кПа
6. При ходьбе одна нога отрывается от земли, и в этот момент площадь опоры становится в два раза меньше (весь вес сосредоточен на одной ноге), следовательно величина давления становится в два раза больше:
рх = рм × 2 = 16,8 кПа × 2 = 33,6 кПа