Какая должна быть форма стекла в иллюминаторе космического корабля?
Этот вопрос из задачи N 97:
За бортом космического корабля вакуум, внутри корабля воздух.
Речь об угле наклона среза края стекла по отношению к плоскости стекла.
Напомним закон Паскаля:
Давление, оказываемое на газ или жидкость во всех точках одинаково. На все стороны оконного стекла со стороны воздуха давление одинаково. Но, давление перпендикулярно к поверхности. Рисунок поясняет этот закон,где Р -давление газа или жидкости. В синем сосуде изогнутой формы газ или жидкость. На зеленый поршень давят с давлением Р. Стрелки указывают давление на каждую стенку сосуда по закону Паскаля.
Посмотрим на рисунки для разных стекол:
Изобразим край стекла окна в трех случаях: А,Б,В.
Напомним: давление- физическая величина, равная отношению силы к площади опоры: Р=F/S. Сила давления: F=P*S. Направлено перпендикулярно к поверхности.
В случае Б вектор силы давления с торца направлен в одну сторону, а в случае В направлен в другую сторону по отношению к вертикальной плоскости окна. В случае Б стекло "придавливается" силой давления воздуха к стенке, а в случае В стекло "выдавливается" из проема окна. Случай А - безразличный. Выбираем самый безопасный.
Для безопасности самый лучший вариант Б - стекло испытывает силу давления от воздуха к стенке. Напомним: за бортом - вакуум. Вектор силы разложим на вертикальную и горизонтальную составляющие. Рисунок показывает роль горизонтальной составляющей.
Если разложить вектор в случае В, то горизонтальная составляющая выталкивает стекло.
Считаем: правильное инженерное решение - случай Б.