الف) فشار ناشی از مایع در کف استوانه با استفاده از معادله فشار مایع محاسبه میشود:
\[ P = \rho \cdot g \cdot h \]
در اینجا:
- \(\rho\) چگالی آب که تقریباً \(1000 \, \text{kg/m}^3\) است.
- \(g\) شتاب گرانش که \(10 \, \text{N/kg}\) داده شده.
- \(h\) ارتفاع مایع که \(0.1 \, \text{m}\) (تبدیل 10 سانتیمتر به متر) است.
\[ P = 1000 \times 10 \times 0.1 = 1000 \, \text{Pa} \]
بنابراین، فشار ناشی از مایع در کف استوانه \(1000 \, \text{Pa}\) است.
ب) فشار مطلق در کف استوانه برابر است با فشار ناشی از مایع بعلاوه فشار هوا:
\[ P_{\text{مطلق}} = P_{\text{مایع}} + P_{\text{هوا}} \]
\[ P_{\text{مطلق}} = 1000 + 10^5 = 101000 \, \text{Pa} \]
پ) نیرویی که از داخل به کف استوانه وارد میشود، با استفاده از معادله نیروی فشار محاسبه میشود:
\[ F = P \times A \]
مساحت کف استوانه با استفاده از شعاع (r) قابل محاسبه است، و چون شعاع داده نشده نمیتوان مساحت را مستقیماً محاسبه کرد. اما فرض کنید اگر شعاع معلوم بود، مثلاً \(r\):
\[ A = \pi r^2 \]
سپس نیروی F با استفاده از مساحت و فشار مطلق محاسبه میشود:
\[ F = 101000 \times \pi r^2 \]
بدین ترتیب راه حل کامل میشود.