Question

Atualmente, submarinos tripulados podem chegar em média a 2.000 pés de profundidade (aproximadamente 610 metros) nos oceanos, onde a pressão atmosférica aumenta em 101 kPa a cada 10 metros de profundidade. Para que seja possível tripular o submarino, a pressão interna da submarino é mantida na pressão atmosférica no nível do mar. Consequentemente, a diferença de pressão entre o interior do submarino e o meio externo provoca forças na estrutura do submarino. Com as informações apresentadas, estime o valor dessa força na porta do submarino, considerando que a porta do submarino é de 2m². Considere também que a pressão atmosférica no nível do mar é de 100 kPa, isto é, 100 kN/m². ​ ​

Alternativa 1:
a) 12.122 kN, com a pressão dirigida do interior para o exterior do submarino Alternativa 2:
b) 12.122 kN, com a pressão dirigida do exterior para o interior do submarino Alternativa 3:
c) 6.161 kN, com a pressão dirigida do exterior para o interior do submarino. Alternativa 4:
d) 6.161 kN, com a pressão dirigida do interior para o exterior do submarino. Alternativa 5:
e) 6.061 kN, com a pressão dirigida do exterior para o interior do submarino.

Answer 1

Resposta:  

610m/10m * 101kPa = 6.161kPa (pressão externa, exercida pelo mar na estrutura do submarino) na parte de fora.

Explicação:

2.000 pés de profundidade (aproximadamente 610 metros)

Logo, a pressão atmosférica aumenta em 101kPa a cada vez que o submarino desce 10m, então

610m/10 vezes a variação da pressão = 61 vezes a força de 101kPa foi adicionada à estrutura externa do submarino. logo

101kPa x 61 vezes ( 61 é o Nº de vezes que a pressão de 101kPa se multiplicou durante o mergulho de 2000 pes do submarino que equivale a 610 metros) durante esse mergulho a cada 10 metros a pressão sofria um incremento de 101kPa, então se voce dividir a profundidade do mergulho que é 610metros pelo valor da zona de pressão que é a cada 10 metros,  então temos 61 zonas de pressão distintas. (incrementais), deste modo é só multiplicar o nº total de zonas de pressão percorridas pelo submarino, pelo valor real de incremento de cada zona de pressão, que é 101kPa.

dado pela formula.

Distancia do mergulho = 610 (dividido pelo) limite da zona de pressão =10m = ao numero total de zonas de pressão = 610m/10m=61 zonas de pressão.

Logo sabemos a quantidade de zonas de pressão, então é só multiplicar a constante de pressão de 101kPA pelo numero total de zonas de pressão.  que obteremos,  101kPa x 61 = 6.161kN/m² - (de fora pra dentro). na porta do submarino.

como o enunciado, diz acerca da diferença da pressão durante o processo de descida, isto é imersão a pressão dentro do submarino, ainda conforme o enunciado é constante de 1atm, isto é, exatamente 100kPa, então considerando a densidade padrão da água do mar,  a diferença é 1kPa, sendo assim, é evidente que trata-se de um calculo para encontrar o valor da pressão externa ao submarino.