Задача. Струя воды, вытекающая из трубы диаметром $d=2$ см со скоростью $v=0,5$ м/с, ударяет в стену и стекает по ней. Найдите силу давления струи на стену.
Решение. Сила давления — это сила, действующая перпендикулярно поверхности тела.
По третьему закону Ньютона, сила давления воды на стенку равна силе, с которой стенка действует на струю воды. Эту силу (а значит и силу давления) можно найти из второго закона Ньютона в импульсной форме
$\overrightarrow{F}’=\frac{\Delta \overrightarrow{p}}{\Delta t}$,
$F’_x=\frac{\Delta p_x}{\Delta t}$.
Так как проекция $F$ на ось $x$ положительна, а $F’_x$ напротив — отрицательна,
$F=-F’_x=-\frac{\Delta p_x}{\Delta t}$.
$F=-\frac{p_{2x}-p_{1x}}{\Delta t}=-\frac{mv_{1x}-mv_x}{\Delta t}=\frac{mv}{\Delta t}$.
Масса перенесенной воды за промежуток времени $\Delta t$ равна
$m=\rho V=\rho Sl=\rho \cdot \frac{\pi d^2}{4} \cdot v \Delta t$.
Подставляем это выражение в формулу нахождения силы
$F=\frac{\rho \cdot \frac{\pi d^2}{4} \cdot v \Delta tv}{\Delta t}=\rho \cdot \frac{\pi d^2}{4} \cdot v^2$,
$F=1000 \cdot \frac{3,14 \cdot 0,02^2}{4} \cdot 0,5^2\approx 0,08$ Н.
Ответ: 0,08 Н.