برای حل این مسئله باید فشار آب در سطح زیرین مخزن را محاسبه کنیم. فشار ناشی از مایع برابر است با:
\[ P = \rho \times g \times h \]
که در آن:
- \( P \) فشار در سطح زیرین مخزن است.
- \( \rho \) چگالی آب است که برای آب معمولاً 1000 کیلوگرم بر متر مکعب در نظر گرفته میشود.
- \( g \) شتاب جاذبه است که تقریباً برابر 9.8 متر بر مجذور ثانیه است.
- \( h \) ارتفاع آب در مخزن است.
ابتدا محاسبه حجم آب را انجام میدهیم. حجم مخزن برابر است با حاصلضرب طول، عرض و ارتفاع آن:
\[ V = 4 \times 3 \times 2 = 24 \text{ متر مکعب} \]
چگالی آب (\( \rho \)) برابر است با:
\[ \rho = \frac{\text{جرم}}{\text{حجم}} = \frac{24000 \ \text{کیلوگرم}}{24 \ \text{متر مکعب}} = 1000 \ \text{کیلوگرم بر متر مکعب} \]
بنابراین چگالی آب درست است و نیازی به تغییر ندارد.
حالا اگر بخواهیم حداقل و حداکثر فشار را حساب کنیم، باید ببینیم که چقدر ارتفاع آب تغییر میکند. از آنجایی که کل مخزن پر از آب است، حداکثر فشار زمانی است که کل ارتفاع استفاده شود.
بنابراین، فشار در سطح زیرین برابر خواهد بود با:
\[ P = 1000 \times 9.8 \times 2 = 19600 \ \text{پاسکال} \]
فشار حداقل در این حالت همان فشار سطح آزاد آب است که صفر میباشد، زیرا در سطح آزاد فشار ناشی از مایع وجود ندارد.
بنابراین، فشار در سطح زیرین مخزن برابر با \( 19600 \) پاسکال است.
