Физика, помогите пожалуйста!

Question

Если скорость ветра над вашим домом
равна 25 м/с, то какая сила действует на крышу
площадью 250 м2?

Answer 1

Если "крыша" - это вертикальная пластина площадью 250 квадратных метров, то посчитать можно. Мимо такой крыши за секунду пролетает 250*25=6250 кубометров воздуха или приблизительно 6500 килограммов воздуха.

Импульс этого воздуха равен 6500*25= приблизительно 150 тысяч. Чтобы погасить его за секунду, нужна сила 15 тонн. Но реально крыша гасит только треть скорости, следовательно, ветер на неё давит с силой около 5 тонн. А если крыша не "вертикальная пластина", а обычная двускатная, то там будет ещё меньше - тонна или две

Ветер 25 метров в секунду - это 90 километров в час

Answer 2

Речь, наверное, о лобовом сопротивлении.
Пусть молекула массой m летит со скоростью v под углом a к нормали к поверхности крыши. Пусть она упруго ударяется об крышу и отлетает.
Ее импульс до удара:
P1 = - p cos (a) en + p sin (a) et
 (en, et - единичные векторы вдоль и перпендикулярно нормали к крыше)
Ее импульс после удара:
P2 = p cos (a) en + p sin (a) et
 (нормальная компонента импульса отразилась)
Изменение импульса частицы:
dP = P2 - P1 = 2 p cos (a) en = 2 m v cos (a)
То есть импульс такой величины частица передаст крыше.
Сколько частиц вдарится в участок крыши площадью dS за время dt? Это частицы, находящиеся в косом цилиндре объемом:
dV = dS v dt cos (a)
А сколько там таких частиц?
dN = n dV = n v cos (a) dS dt
Тогда за время dt они передадут импульс:
dP = 2 m v cos (a) dN = 2 m n v^2 cos (a) ^2 dS dt
Преобразуем:
m n = m dN/dV = dm / dV = r - плотность.
Тогда:
dP = 2 r v^2 cos (a) ^2 dS dt
Сила, действующая на эту площадь dS:
dF = dP/dt = 2 r v^2 cos (a) ^2 dS
Тогда сила, действующая на всю крышу:
F = 2 r v^2 cos (a) ^2 S
Плотность воздуха:
r = 1200 (кг/м^3)
Площадь:
S = 250 (м^2)
Скорость ветра:
v = 25 (м/c)
Получаем:
F = 187. 5 (МН) * cos (a) ^2
Если, скажем, ветер падает перпендикулярно поверхности:
a = 0
F = 187. 5 (МН)
Тут мы учитываем только лобовую силу от столкновения молекул с крышей (не берем во внимание вязкое трение, направленное вдоль поверхности крыши) , и что на всю крышу ветер дует одинаково. Если и это не так, то придется интегрировать.

Answer 3

Если крыша плоская, параллельно земле, и ветер дует параллельно ей, а неровностями и шероховатостями покрытия крыши можно пренебречь, то сила, действующая на крышу, равна исключительно силе тяжести равной весу этой крыши.
А если крыша имет скат под углом, то зависит от угла ещё, за который нихто ничо не сказал.