Один из героев романа н.г.чернышевского (что делать?) закаляя свою волю спал на доске с гвоздями (остриями вверх). Оцените из какого числа гвоздей должно было состоять ложе героя считая что его масса 70кг, остриё каждого гвоздя имеет площадь 0.1 мм2, а человеческая кожа может выдерживать давление 3мПа?
Для того чтобы определить количество гвоздей, необходимых для спального места героя, нужно сначала вычислить давление, которое будет действовать на его тело при таком условии.
Площадь контакта между телом и гвоздями можно рассчитать, умножив площадь одного острия гвоздя на количество гвоздей, которые будут применены. Пусть количество гвоздей равно N.
Площадь контакта S = N * 0.1 мм^2
Давление P можно вычислить по формуле P = F/S, где F - сила, действующая на тело героя.
Из закона сохранения энергии можно записать, что работа W, совершаемая силой прижима героя к гвоздям равна потенциальной энергии, которую он имеет при подъеме на высоту h. Таким образом, W = mgh.
Сила F = mg, следовательно P = mg/S = mg/(N*0.1 мм^2).
Из условия, что давление не должно превышать 3мПа:
mg/(N*0.1 мм^2) ≤ 3 мПа
70 9.8 Н/(N0.1 10^(-6) м^2) ≤ 3 10^6 Па
686 * 10^(-6) / N ≤ 3
N ≥ 686 * 10^(-6) / 3 ≈ 0.229
Следовательно, необходимо как минимум 1 гвоздь для такого спального места.
Для того чтобы определить количество гвоздей, необходимых для спального места героя, нужно сначала вычислить давление, которое будет действовать на его тело при таком условии.
Площадь контакта между телом и гвоздями можно рассчитать, умножив площадь одного острия гвоздя на количество гвоздей, которые будут применены. Пусть количество гвоздей равно N.
Площадь контакта S = N * 0.1 мм^2
Давление P можно вычислить по формуле P = F/S, где F - сила, действующая на тело героя.
Из закона сохранения энергии можно записать, что работа W, совершаемая силой прижима героя к гвоздям равна потенциальной энергии, которую он имеет при подъеме на высоту h. Таким образом, W = mgh.
Сила F = mg, следовательно P = mg/S = mg/(N*0.1 мм^2).
Из условия, что давление не должно превышать 3мПа:
mg/(N*0.1 мм^2) ≤ 3 мПа
70 9.8 Н/(N0.1 10^(-6) м^2) ≤ 3 10^6 Па
686 * 10^(-6) / N ≤ 3
N ≥ 686 * 10^(-6) / 3 ≈ 0.229
Следовательно, необходимо как минимум 1 гвоздь для такого спального места.