برای حل این مسئله، ما به محاسبه جرم جسم نیاز داریم که با استفاده از اختلاف فشار ایجاد شده در دو حالت مختلف به دست میآید.
**طرح و توضیح سوال:**
1. **دادههای مسئله:**
- ابعاد جسم: \(10 \, \text{cm} \times 5 \, \text{cm} \times 4 \, \text{cm}\).
- اختلاف فشار: \(3 \times 10^4 \, \text{Pa}\).
2. **مراحل حل:**
- **مساحت سطوح:**
- بیشترین سطح: \(10 \times 5 = 50 \, \text{cm}^2 = 0.005 \, \text{m}^2\).
- کمترین سطح: \(4 \times 5 = 20 \, \text{cm}^2 = 0.002 \, \text{m}^2\).
- **اختلاف فشار و جرم:**
- اختلاف فشار ناشی از تغییر وضعیت سطح است و با استفاده از فرمول فشار \(P = \frac{F}{A}\) قابل محاسبه است که در آن \(F\) نیروی وزن (یا جرم \(\times g\)) و \(A\) سطح است.
- معادله اختلاف فشار: \( \Delta P = P_{\text{large}} - P_{\text{small}} = \frac{mg}{A_{\text{large}}} - \frac{mg}{A_{\text{small}}} \).
- **قرار دادن اعداد:**
\[
3 \times 10^4 = \frac{mg}{0.002} - \frac{mg}{0.005}
\]
\[
3 \times 10^4 = mg \left(\frac{1}{0.002} - \frac{1}{0.005}\right)
\]
\[
3 \times 10^4 = mg \left(500 - 200\right)
\]
\[
3 \times 10^4 = mg \times 300
\]
\[
mg = \frac{3 \times 10^4}{300} = 100
\]
- **محاسبه جرم:**
\[
mg = 100 \rightarrow m = \frac{100}{9.8} \approx 10.2 \, \text{kg}
\]
پس، جرم جسم تقریباً \(10.2 \, \text{kg}\) است.