Forza che agisce sull'oblò di un sottomarino
Calcolo della forza che agisce sull'oblò di un sottomarino
Un oblò di un sottomarino che si trova a 14 m di profondità ha un diametro circolare pari a 20 cm.
Considerando come densità dell'acqua 1000 kg/m3, determinare la forza che agisce sull'oblò dall'esterno, dall'interno e la forza netta risultante.
Svolgimento dell'esercizio
Secondo la legge di Stevino, la pressione che agisce alla profondità di 14 m dal lato esterno del sottomarino è pari a:
P = Patm + ρ ∙ g ∙ h
in cui:
- ρ = densità del liquido (kg / m3);
- g = accelerazione di gravità (= 9,81 m / s2);
- h = profondità (m).
Sostituendo i dati in nostro possesso in modo opportuno si ha che:
P = 101325 + 1000 ∙ 9,8 ∙ 14
Da cui:
P = 238525 Pa
Ricordando che la pressione è definita come il rapporto tra la forza F e la superficie di applicazione S e considerando che l'oblò ha un raggio pari alla metà del diametro:
r = 20/2 = 10 cm = 0,1 m
la superficie S risulta essere pari a:
S = π ∙ r2
e di conseguenza la forza agente su di essa è pari a:
Fext = P ∙ S = P ∙ π ∙ r2
da cui:
Fext = 238525 ∙ 3,14 ∙ (0,1)2
Fext = 7490 N = 7,5 kN
Se consideriamo invece la parete interna dell'oblò, essa sarà sottoposta unicamente alla pressione atmosferica che è ricreata all'interno del sottomarino:
Fint = Patm ∙ S = Patm ∙ π ∙ r2
Fint = 101325 ∙ 3,14 ∙ (0,1)2
Fint = 3181 N = 3,2 kN
Per cui la forza netta risultante agente sull'oblò sarà pari a:
Fris = (7490 – 3181) N = 4309 N = 4,3 kN
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