Enunciado
Física - Young and Freedman - Vol 2- Ed: 12º - Capítulo 14.Exercício - Ex. 14
Você está projetando um sino de mergulho para aguentar a pressão da água do mar até uma profundidade de 250m. a) Qual é a pressão manométrica nessa profundidade? (desprexe as variações de densidade da água com a profundidade.) (b) Sabendo que nessa profundidade a pressão dentro do sino é igual à pressão fora do sino, qual é a força resultante exercida pela água fora do sino e pelo ar dentro do sino sobre uma janel de vidro circular com diâmetro de 30,0cm? (Despreze a pequena variação de pressão sobre a superfície da janela.)
Passo 1
Aqui, vamos precisar usar a equação
para calcular a pressão do manômetro nessa profundidade.
E usa a equação
para calcular as pressões interna e externa exercidas na janela e combinar as forças como vetores para encontrar a força resultante.
Passo 2
- A pressão manométrica é
- A força de cada lado da janela é
A densidade da água do mar é
Assim,
Passo 3
Dentro da pressão é e fora na água a pressão é
Vamos identificar as forças:
Assim, a força total é:
Isso implica que
A pressão nessa profundidade é muito grande, mais de 20 vezes a pressão normal do ar e a força líquida no janela é enorme. Os sinos de mergulho usados nessas profundidades devem ser construídos para essas grandes forças.