Dane:
p = 2,5 MPa = 2 500 000 Pa
d = 1000
Ciśnienie to iloraz siły i powierzchni, na której ona działa:
Z uogólnionej drugiej zasady dynamiki:
Pęd strumienia wody w momencie uderzenia o ścianę jest zamieniany na siłę wywieraną na ścianę.
Obliczenia wykonajmy dla pewnego „fragmentu” strumienia o długości l:
Woda porusza się ruchem jednostajnym, więc:
Zbierając wszystkie powyższe zależności, otrzymujemy:
Odpowiedź:
Pamiętaj, ciśnienie to iloraz wartości siły prostopadle skierowanie do podłoża i powierzchni, na jakiej siła działa. Siłę możesz zapisać, korzystając z uogólnionej postaci drugiej zasady dynamiki (siła to iloraz przyrostu pędu i przyrostu czas, pęd to z kolei iloczyn masy i prędkości). Obliczenia wykonaj dla pewnego „fragmentu” strumienia o długości l. Jego masa to iloczyn gęstości i objętości (traktujemy strumień jako walec). Zauważ, woda porusza się ruchem jednostajnym, więc iloczyn długości „fragmentu” strumienia i czasu, jaki potrzebuje, aby w całości uderzyć o przeszkodę, da Ci prędkość wody. Wykorzystaj zebrane równości i wyznacz wartość ciśnienia w zależności od prędkości. Na koniec wylicz z równości szukaną prędkość wody.