برای جلوگیری از خروج آب از سوراخ، باید نیرویی برابر با فشار آب به سطح سوراخ اعمال شود.
فشار آب (\(P\)) از رابطهی زیر بهدست میآید:
\[ P = \rho g h \]
- \( \rho \): چگالی آب (\(1 \, \text{g/cm}^3 = 1000 \, \text{kg/m}^3\))
- \( g \): شتاب جاذبه (\(10 \, \text{N/kg}\))
- \( h \): ارتفاع ستون آب (\(8 \, \text{cm} = 0.08 \, \text{m}\))
ابتدا فشار را محاسبه میکنیم:
\[ P = 1000 \, \text{kg/m}^3 \times 10 \, \text{m/s}^2 \times 0.08 \, \text{m} = 800 \, \text{N/m}^2 = 800 \, \text{Pa} \]
سپس نیروی مورد نیاز (\(F\)) را محاسبه میکنیم:
\[ F = P \times A \]
مساحت سوراخ (\(A\)) برابر با \(2 \, \text{cm}^2 = 2 \times 10^{-4} \, \text{m}^2\) است پس:
\[ F = 800 \, \text{Pa} \times 2 \times 10^{-4} \, \text{m}^2 = 0.16 \, \text{N} \]
بنابراین نیرویی که باید از طرف دست وارد شود تا آب از سوراخ خارج نشود، برابر با \(0.16 \, \text{N}\) است.
