Определите силу, с которой воздух давит на поверхность стола площадью S = 1,20 м², если барометр показывает давление P = 760 мм рт. ст. Почему стол под действием этой силы не разрушается?

Дано:

• Площадь поверхности стола: $S = 1{,}20\ \text{м}^2$

• Атмосферное давление: $P = 760\ \text{мм рт. ст.}$

Найти: силу $F$, с которой атмосферный воздух давит на поверхность стола.

Решение

Атмосферный воздух оказывает давление на все тела, находящиеся на поверхности Земли. Сила давления определяется по формуле:

где:

• $F$ — сила давления, Н;

• $P$ — атмосферное давление, Па;

• $S$ — площадь поверхности, м².

1. Переведём атмосферное давление в паскали.

Известно, что нормальное атмосферное давление составляет:

Для удобства вычислений примем:

2. Вычислим силу давления воздуха на поверхность стола.

Подставим значения в формулу:

Или приблизительно:

Таким образом, атмосферный воздух давит на верхнюю поверхность стола с силой около 122 000 Н (122 кН).

Почему стол не разрушается под действием такой большой силы?

Несмотря на то что сила атмосферного давления очень велика, стол не разрушается.

Это объясняется тем, что атмосферный воздух оказывает давление на стол со всех сторон.

Воздух давит не только на верхнюю поверхность столешницы, но и на её нижнюю поверхность.

При этом:

• Сверху атмосферное давление действует на столешницу вниз.

• Снизу атмосферное давление действует на столешницу вверх.

• Поскольку давление воздуха сверху и снизу практически одинаковое, силы давления на противоположные поверхности уравновешивают друг друга.

Следовательно, результирующая сила атмосферного давления на столешницу практически равна нулю. Поэтому стол не испытывает разрушительного воздействия атмосферного давления.

Ответ

Стол не разрушается, потому что атмосферный воздух давит на него со всех сторон, а силы давления воздуха на верхнюю и нижнюю поверхности столешницы взаимно уравновешиваются.