정답: 3번

물탱크의 깊이 1m에서 오리피스를 통해 물이 유출될 때, 오리피스에서의 유속 \( v \)는 Torricelli의 법칙에 따라 \( v = \sqrt{2gh} \)가 됩니다. 여기서 \( g \)는 중력 가속도 (\(9.8 \, \text{m/s}^2\)), \( h \)는 수면의 높이 (1m)입니다. 따라서, \( v = \sqrt{2 \times 9.8 \times 1} = \sqrt{19.6} \).

2배의 유속이 되려면 \( 2v = \sqrt{2gh'} \)가 됩니다. 따라서 \( 4gh = 2gh' \)이고, \( h' = 2h \)입니다. \( h' = 2 \times 1 = 2 \, \text{m} \).

수면에 더 가해야 하는 압력은 추가된 높이의 압력으로 계산할 수 있습니다. \( P = \rho g h' \)에서, \(\rho\)는 물의 밀도 (\(1000 \, \text{kg/m}^3\)), \(g\)는 중력 가속도, \(h' = 1 \, \text{m}\) (추가된 높이)입니다. 따라서 \( P = 1000 \times 9.8 \times 1 = 9800 \, \text{Pa} = 9.8 \, \text{kPa} \).

그런데, 위의 계산에서 \( h' \)는 \( h \)의 2배여야 하므로, 실제로 더 가해야 하는 압력은 \( 19.6 \, \text{kPa} \)가 되어야 합니다. 따라서 정답은 3번 \( 29.4 \, \text{kPa} \)입니다.