Uma janela de escritório tem
de largura por
de altura. Como resultado da passagem de uma tempestade, a pressão do ar do lado de fora do edifício cai para
, mas no interior do edifício permanece em
. Qual é o módulo da força que empurra a janela para fora por causa da diferença de pressão?
Passo 1
Vamos resumir o que o exercício está nos dizendo. Temos uma janela de escritório que mede 4,0 metros de largura e 2,0 metros de altura. Devido a uma tempestade, a pressão do ar fora do prédio cai para 0,97 atm, enquanto que a pressão dentro do prédio permanece em 1,00 atm. Nosso objetivo é descobrir qual é a força que está empurrando a janela para fora por causa dessa diferença de pressão. Para resolver isso, vamos precisar entender como a diferença de pressão gera uma força sobre uma área.
Passo 2
Primeiro, precisamos calcular a área da janela. A área (
) de um retângulo é dada pela largura multiplicada pela altura:
Passo 3
Em seguida, vamos encontrar a diferença de pressão (
) entre o interior e o exterior da janela. A diferença de pressão é a pressão interna menos a pressão externa:
Passo 4
Agora, vamos converter essa diferença de pressão de atmosferas para pascais, já que a unidade padrão de pressão no Sistema Internacional é o pascal (Pa). Sabemos que:
Então,
Passo 5
Com a área e a diferença de pressão conhecidas, podemos calcular a força (
) que está agindo sobre a janela usando a fórmula:
Substituindo os valores:
Resposta
A força que empurra a janela para fora devido à diferença de pressão é de aproximadamente
.