При массе 60 кг и росте 1,6 м площадь поверхности тела человека равна примерно 1,6 $м^{2}$. Рассчитайте силу, с которой атмосфера давит на человека (при нормальном атмосферном давлении).

Чтобы решить эту задачу, необходимо разобраться с рядом физических понятий и формул, которые связаны с атмосферным давлением и силой давления.

Давление и сила давления

1. Давление (p) — это физическая величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности. Выражается формулой: $$ p = \frac{F}{S} $$ где:
   • $ p $ — давление, Па (Паскали),
   • $ F $ — сила давления, Н (Ньютон),
   • $ S $ — площадь поверхности, $ \text{м}^2 $.

Если известно давление и площадь, можно выразить силу давления:
$$ F = p \cdot S $$

1. Нормальное атмосферное давление — это давление воздуха на поверхности Земли при уровне моря и нормальных условиях. Оно составляет примерно: $$ p_{\text{атм}} = 101325 \, \text{Па}. $$ Это значение также известно как 1 атм (одна атмосфера).

Атмосферное давление на человека

Атмосферное давление — это давление, которое воздух оказывает на все объекты, находящиеся на поверхности Земли, включая тело человека. Воздух — это газ, обладающий массой, и его вес оказывает давление на все находящиеся под ним предметы.

Для определения силы, с которой атмосфера давит на человека, нужно учитывать:
− давление воздуха (известно как нормальное атмосферное давление $ p_{\text{атм}} $),
− площадь поверхности тела человека ($ S_{\text{тела}} $).

Допущения для задачи

1. В задаче дается площадь поверхности тела человека $ S_{\text{тела}} = 1{,}6 \, \text{м}^2 $. Это значение примерно соответствует площади кожи человека среднего роста и веса.
2. Атмосферное давление принимается за нормальное значение $ p_{\text{атм}} = 101325 \, \text{Па} $.
3. Давление действует равномерно на всю поверхность тела человека. Это упрощение корректно для задач на школьном уровне.

Формула для расчета силы давления

Чтобы найти силу, с которой атмосфера давит на человека, нужно умножить давление на площадь его поверхности:
$$ F = p_{\text{атм}} \cdot S_{\text{тела}} $$

Где:
− $ F $ — сила давления атмосферы на человека, Н (Ньютон),
− $ p_{\text{атм}} = 101325 \, \text{Па} $ — нормальное атмосферное давление,
− $ S_{\text{тела}} = 1{,}6 \, \text{м}^2 $ — площадь поверхности тела.

Единицы измерения

1. Давление измеряется в Паскалях ($ \text{Па} $), где:
   $$ 1 \, \text{Па} = 1 \, \text{Н} / \text{м}^2 $$
   Это означает, что 1 Паскаль соответствует силе в 1 Ньютон, действующей на площадь в 1 квадратный метр.

2. Сила измеряется в Ньютонах ($ \text{Н} $), где:
   $$ 1 \, \text{Н} = 1 \, \text{кг} \cdot \text{м} / \text{с}^2 $$

Итог

Подставив известные значения давления и площади поверхности тела в формулу $ F = p_{\text{атм}} \cdot S_{\text{тела}} $, можно рассчитать силу, с которой атмосфера давит на тело человека.