2. Каково напряжение у основания кирпичной стены высотой 20 м? Одина- ковой ли должна быть прочность кирпича у основания стены и в верхней
ее части?
​

Для решения этой задачи, нам необходимо знать, что напряжение (часто обозначается как σ) является отношением силы к площади, на которую эта сила действует. В данном случае, у нас есть кирпичная стена высотой 20 метров.

Шаг 1: Вычисляем вес стены
По физическому закону, вес (часто обозначается как F) равен массе (m) умноженной на ускорение свободного падения (g). Ускорение свободного падения принимается от 9.8 м/с^2.

Используем формулу:

F = m * g

где:
F - вес стены,
m - масса стены,
g - ускорение свободного падения (9.8 м/с^2).

Так как масса стены нам неизвестна, можем использовать плотность (ρ) материала стены умноженную на объем (V) стены. Плотность кирпича обычно составляет около 2000 кг/м^3.

Используем формулу:

m = ρ * V

где:
m - масса стены,
ρ - плотность кирпича (2000 кг/м^3),
V - объем стены.

Вычисляем объем стены:

V = S * h

где:
V - объем стены,
S - площадь основания стены,
h - высота стены.

Так как у нас есть только высота стены (h = 20 метров), нам необходимо знать площадь основания стены, чтобы продолжить дальнейшие вычисления. Давайте предположим, что площадь основания стены составляет 10 м^2.

Вычисляем объем стены:

V = 10 м^2 * 20 м = 200 м^3

Вычисляем массу стены:

m = 2000 кг/м^3 * 200 м^3 = 400 000 кг

Вычисляем вес стены:

F = 400 000 кг * 9.8 м/с^2 = 3 920 000 Н

Шаг 2: Вычисляем напряжение
Напряжение (σ) может быть вычислено путем деления веса стены (F) на площадь основания стены (S).

Используем формулу:

σ = F / S

где:
σ - напряжение,
F - вес стены,
S - площадь основания стены.

Давайте предположим, что площадь основания стены (S) составляет 5 м^2.

Вычисляем напряжение:

σ = 3 920 000 Н / 5 м^2 = 784 000 Па (паскаль)

Шаг 3: Прочность кирпича
Теперь, чтобы определить, одинакова ли должна быть прочность кирпича у основания стены и в ее верхней части, нам необходимо знать, какую нагрузку они должны выдержать.

Нагрузка, которую выдерживает стена, определяется ее высотой и шириной (S). Давайте предположим, что ширина стены равна 2 метрам.

Вычисляем нагрузку:

Нагрузка = F / S

где:
F - вес стены,
S - площадь основания стены.

Вычисляем нагрузку:

Нагрузка = 3 920 000 Н / (10 м^2 * 2 м) = 196 000 Па (паскаль)

Теперь сравним напряжение (σ), которое мы вычислили ранее, с нагрузкой стены:

σ = 784 000 Па > Нагрузка = 196 000 Па

Из этого следует, что напряжение у основания кирпичной стены (784 000 Па) является большим, чем нагрузка на стену (196 000 Па). Это означает, что прочность кирпича у основания стены должна быть выше, чем в ее верхней части, чтобы выдерживать большую нагрузку.

Таким образом, прочность кирпича должна быть приспособлена к различным требованиям, основанным на равномерном распределении нагрузки вдоль высоты стены. В общем случае, чем ниже находится точка на стене, тем больше груз она вынуждена нести, поэтому кирпич должен иметь более высокую прочность на основании стены, чтобы выдерживать эту дополнительную нагрузку.