Какое давление P2 будет оказано на горизонтальную поверхность пола конструкцией, состоящей из трех одинаковых брусков с отношением сторон граней 1:2:4, если давление P1 на эту поверхность равно 4 кПа? Ответ выразите в кПа и округлите до целого значения.
Ответ:
Пусть давление на поверхность одного бруска (P1) равно 4 кПа. Тогда давление на поверхность пола (P2) можно рассчитать следующим образом:
1) Размеры граней бруска.
Пусть грани бруска имеют размеры а, 2а и 4а (где а – некоторая величина). То есть отношение сторон граней равно 1:2:4.
Площадь каждой грани можно рассчитать как произведение двух соседних сторон.
— Площадь первой грани: С1 = а * а = а^2;
— Площадь второй грани: С2 = а * 2а = 2а^2;
— Площадь третьей грани: С3 = а * 4а = 4а^2.
Итак, площади граней бруска равны а^2, 2а^2 и 4а^2.
2) Давление на поверхность бруска.
Давление на поверхность бруска определяется отношением силы (разделенной на площадь) к площади поверхности. Так как давление P1 на поверхность одного бруска равно 4 кПа, то можно записать соотношение:
P1 = F1 / S1,
где F1 — сила, действующая на поверхность первого бруска, S1 — площадь поверхности первого бруска.
3) Давление на поверхность пола.
Так как все три бруска одинаковые, то давление на каждый брусок одинаковое и равно P1.
P2 = F2 / S2,
где F2 — сила, действующая на поверхность пола, S2 — площадь поверхности пола.
Чтобы рассчитать давление P2, нам нужно найти площадь поверхности пола (S2).
Суммарная площадь поверхностей трех брусков равна:
S1 + S1 + S1 = 3S1,
где S1 — площадь поверхности одного бруска.
Итак, площадь поверхности пола (S2) равна 3S1.
Далее, используя полученное соотношение p1 = F1 / S1, можем записать:
F1 = P1 * S1,
где P1 — давление на поверхность одного бруска, S1 — площадь поверхности одного бруска.
Аналогично, F2 = P2 * S2.
Так как бруски одинаковые, то силы, действующие на поверхность каждого бруска, равны. Поэтому:
F2 = F1,
или
P2 * S2 = P1 * S1.
Теперь можно подставить значения площадей S1 и S2:
P2 * 3S1 = P1 * S1.
Разделив обе части уравнения на S1, получим выражение для давления P2:
P2 = (P1 * S1) / (3S1),
или
P2 = P1 / 3.
В итоге, давление P2, оказываемое конструкцией на горизонтальную поверхность пола, будет равно 4кПа / 3 ≈ 1.33 кПа.