A porta de uma casa mede
por
. Numa ventania, a pressão do ar do lado de fora cai a
, mas no interior a pressão permanece em 1 atm . Calcule o módulo e dê o sentido da força que atua na porta.
Passo 1
O enunciado dá os seguintes dados e faz este pedido:
- Dimensões da porta:
- altura
. - largura
.
- altura
- Pressões:
- pressão interior
. - pressão exterior
.
- pressão interior
- Pedido: calcular o módulo da força que atua na porta e indicar o sentido dessa força.
Passo 2
Conceito que vamos usar (aula rápida e informal): pressão é força por unidade de área. Isso significa que, numa superfície plana, a força resultante de uma diferença de pressão é simplesmente a diferença de pressão multiplicada pela área da superfície. Em fórmulas:
onde
é o módulo da força resultante (em newtons),
é a diferença de pressão entre os dois lados (em pascals) e
é a área da porta (em metros quadrados).
Explicando variáveis:
-
. -
é a área da face da porta: produto da altura pela largura.
Observação física sobre o sentido: a pressão atua normalmente (perpendicular) à superfície. Se a pressão interna for maior que a externa, o resultado é uma força líquida do interior para o exterior (a porta é empurrada para fora). Se for ao contrário, empurra para dentro.
Passo 3
Converter pressões de atm para pascal. Usar o valor padrão
A diferença de pressão em atm é
Convertendo para pascal:
Passo 4
Calcular a área da porta. A área é altura vezes largura:
Passo 5
Calcular o módulo da força usando
. Substituindo os valores:
Fazendo a multiplicação:
Arredondando para três algarismos significativos:
Passo 6
Determinar o sentido da força: como
é maior que
, a porta recebe um empuxo líquido do interior para o exterior. Em palavras simples: a porta é empurrada para fora da casa.
Passo 7
Comentário prático e incentivo: esse valor de força é grande (da ordem de
), então ventanias com pequenas diferenças de pressão podem produzir forças consideráveis em portas grandes — por isso fechaduras e dobradiças precisam ser robustas. Você está indo bem — a técnica é sempre usar
e converter unidades com calma.
Resposta
A força é dirigida do interior para o exterior da casa (a porta é empurrada para fora).