Какова максимальная высота, на которую можно построить здание из кирпича, учитывая предел прочности кирпича на сжатие

Какова максимальная высота, на которую можно построить здание из кирпича, учитывая предел прочности кирпича на сжатие в 1,5*10(7) Па, плотность кирпича в 1,8*10(3) кг/м(в кубе) и требуемый запас прочности?
Тропик

Тропик

Для решения данной задачи нам необходимо использовать принцип Архимеда и понятие давления.

Рассмотрим некоторый элемент стены здания из кирпича высотой h и единичной площадью основания (площадью, перпендикулярной силовым линиям). Поскольку данный элемент стена вертикален, то на него действует сила своего веса и сила давления снизу, обусловленная весом остальной части здания.

Масса M элемента стены будет равна произведению объема V на плотность кирпича ρ: M = V * ρ.
Объем элемента стены V можно найти, умножив площадь основания A на его высоту h: V = A * h.
Таким образом, M = A * h * ρ.

Сила давления, действующая снизу на элемент стены, прямо пропорциональна его высоте h и плотности стены ρ, а также ускорению свободного падения g: P = M * g.
Подставим значение массы из предыдущего шага и учтем, что g = 9,8 м/с²: P = A * h * ρ * g.

Предельное значение сжимающего напряжения k представляет собой максимально допустимое давление на элемент стены:
k = 1,5 * 10⁷ Па.

Из условия задачи также известно, что нам требуется иметь запас прочности при строительстве здания. Пусть запас прочности будет равен n раз предельному значению давления k.
Тогда максимально допустимая сила давления равна: P_max = n * k.

Максимально допустимая сила давления, действующая на элемент стены, также прямо пропорциональна его высоте и площади основания:
P_max = A * h * ρ * g = n * k.
Поделим обе части равенства на A * ρ * g и решим уравнение относительно высоты h: h = n * k / (A * ρ * g).

Теперь, чтобы найти максимально возможную высоту здания, мы должны найти такое значение высоты h, при котором сила давления P_max не превышает предельное значение сжимающего напряжения k.

Подставим в полученную формулу уже известные значения:
h = n * k / (A * ρ * g) = n * (1,5 * 10⁷) / ((1,8 * 10³) * 9,8).

Окончательный ответ будет зависеть от значения запаса прочности n. Если в условии задачи нет указания на значение n, то невозможно точно рассчитать максимальную высоту здания. Требуется уточнение задачи.
Знаешь ответ?
Задать вопрос
Привет!
hello