Considere um avião comercial em vôo de cruzeiro. Sabendo que a pressão externa a uma janela de dimensões 0,30 m x 0,20 m é um quarto da pressão interna, que por sua vez é igual a 1 atm (105 N/m2):
a) indique a direção e o sentido da força sobre a janela em razão da diferença de pressão
b) calcule o seu módulo.
a) indique a direção e o sentido da força sobre a janela em razão da diferença de pressão
b) calcule o seu módulo.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre forças em janelas de avião usando conceitos de pressão. A questão nos diz que a pressão interna é de
e que a pressão externa é um quarto dessa pressão. Precisamos descobrir a direção e o sentido da força na janela devido a essa diferença de pressão e calcular o módulo dessa força. Para isso, vamos usar conceitos básicos de pressão e força.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a diferença de pressão. A pressão interna
e a pressão externa
.
Passo 3
A força devido à pressão é calculada pela fórmula:
onde
é a diferença de pressão e
é a área sobre a qual a pressão atua.
Passo 4
Vamos calcular a área da janela:
Passo 5
Agora, calculamos a diferença de pressão:
Passo 6
Aplicando a fórmula da força:
Resposta
a) A força resultante age para fora da janela, ou seja, empurra a janela para fora do avião devido à pressão interna maior.
b) O módulo da força sobre a janela é de
.