Enunciado

Mostre que a variação da pressão atmosférica com altitude é dada por P 5 P0 e2ay, onde a 5 r0g/P0, P0 é a pressão atmosférica em algum nível de referência y 5 0, e r0 é a densidade atmosférica neste nível. Suponha que a diminuição na pressão atmosférica por uma variação infinitesimal na altitude (de modo que a densidade é aproximadamente uniforme durante a variação infinitesimal) possa ser expressa pela Equação 15.4 como dP 5 2rg dy. Suponha também que a densidade do ar seja proporcional à pressão, que é equivalente a supor que a temperatura do ar é a mesma em todas as altitudes.

Passo 1

Fala galera, beleza? Bora resolver o nosso exercício? Vamos lá.

Aqui, vamos dizer que a variação da Pressão está relacionada a altura, então:

d P = - ρ g d y

Com isso, podemos adaptar ela dizendo que:

d P = - ( P P 0 ) ρ 0 g d y

d P P = - ρ 0 g d y P 0

Agora, vamos integrar os dois lados:

∫ d P P = ∫ - ρ 0 g d y P 0

Vamos jogar para fora o que é constante e colocar os intervalos:

∫ P 0 P d P P = - ρ 0 g P 0 ∫ 0 h d y

ln ⁡ P - ln ⁡ P 0 = - ρ 0 g y P 0

ln ⁡ ( P P 0 ) = - ρ 0 g y P 0

Vamos jogar o exponencial para a direita:

P P 0 = e - ρ 0 g y P 0

P = P 0 e - ρ 0 g y P 0

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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