ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер p185.9: Гидромеханика

План решения.

Для определения дополнительной силы давления на крышу необходимо использовать закон Бернулли. Разница давлений между нижней и верхней поверхностями крыши возникает из-за разницы скоростей движения воздуха: под крышей воздух практически неподвижен (v₁≈0), а над ней он движется со скоростью v₂=25 м/с. Эта разница давлений создает подъемную силу (или дополнительную силу давления). Формула для расчета этой силы выводится из уравнения Бернулли для горизонтального потока:

где ρ — плотность воздуха, v — скорость ветра над крышей, S — площадь крыши.

Вычисление.

Подставим числовые значения, данные в условии задачи:

• Скорость ветра v=25 м/с;
• Площадь крыши S=250 м²;
• Плотность воздуха ρ=1,16 кг/м³.

Сначала найдем динамическое давление (разницу давлений):

Теперь рассчитаем полную силу давления, умножив разницу давлений на площадь:

Переведем результат в более удобные единицы измерения (килоньютоны):

Проверка и вывод.

Размерность результата соответствует силе: [кг/м³]·[м²/с²]·[м²]=[кг · м / с²]=[Н]. Значение порядка 90 кН является физически обоснованным для такой площади при сильном ветре (около 90 км/ч). Это означает, что ветер стремится сорвать или поднять крышу с силой, эквивалентной весу примерно 9 тонн груза.