Os grandes aviões comerciais voam em altitudes onde o ar é rarefeito e a pressão atmosférica é baixa. Devido a isso, eles têm o seu interior pressurizado em uma pressão igual à atmosférica na altitude de 2.000 m. A figura mostra o gráfico da pressão atmosférica em função da altitude.
A força, em N, a que fica submetida uma janela plana de vidro, de 20 x 30 cm2, na cabine de passageiros na altitude de 10.000 m, é, aproximadamente,
12.400
6.400
4.800
3.200
1.600
Resolução
A janela sofre a ação do ar dos dois lados: o ar da cabine empurra o vidro para fora, e o ar externo o empurra para dentro. Como essas forças têm sentidos opostos, a força resultante depende da diferença entre as pressões.
A pressão interna é igual à pressão atmosférica na altitude de 2.000 m. Pelo gráfico, podemos estimá-la em 80.000 Pa. Já a pressão externa, na altitude de 10.000 m, é aproximadamente 27.000 Pa. Assim, a diferença de pressão é 80.000 − 27.000 = 53.000 Pa.
Para calcular a força em newtons usando a pressão em pascals, precisamos da área em metros quadrados. As dimensões da janela são 20 cm = 0,20 m e 30 cm = 0,30 m. Portanto, sua área é 0,20 × 0,30 = 0,060 m².
Pela definição de pressão, a força é a pressão multiplicada pela área. Aplicando essa relação à diferença de pressão entre os lados da janela, obtemos: força resultante = 53.000 × 0,060 = 3.180 N, aproximadamente 3.200 N. Essa força aponta para fora da cabine, pois a pressão interna é maior.