분출수류에 의한 반작용 힘(추력)을 계산하는 전형적인 유체역학 문제입니다.
주어진 조건으로부터 운동량 보존 법칙을 사용해서 수조차가 받는 추력 F를 계산할 수 있습니다.

주어진 조건
노즐 중심이 수면으로부터 H=3m 아래에 있음
노즐 직경: D=25cm=0.25m
노즐의 마찰 무시 (이상유체, 에너지 손실 없음)
노즐에서 수평 방향으로 물이 분사됨
중력가속도 \(g=9.81m/s^2\)
물의 밀도 \(ρ=1000kg/m^3\)

1단계: 노즐 출구 속도 V 계산 (토리첼리 정리)
수면에서 높이 H만큼 아래에 있는 노즐에서는 토리첼리 정리에 따라 속도가 나옵니다:
\(V= \sqrt{2gH} = \sqrt{2x9.81x3} ≈ \sqrt{58.86} ≈ 7.67m/s\)

2단계: 노즐 단면적
A 계산
\(A= \frac{πD^2}{4} = \frac{π(0.25)^2}{4} ≈ \frac{3.1416 x 0.0625}{4} ≈ 0.0491m^2\)

3단계: 유량 Q 계산
Q = A x V= 0.0491 x 7.67 ≈ \(0.3765m^3/s\)

4단계: 수조차가 받는 추력 
질량유량: 
\(\dot{m} =ρQ=1000 x 0.3765 = 376.5kg/s\)
F = \(\dot{m}\) x V = 376.5⋅7.67 ≈ 2889N = 2.89kN
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정답
② 2.89 kN