정답: 4번

물 제트가 벽에 수직으로 충돌할 때 벽이 받는 힘은 운동량 변화율로 계산할 수 있습니다.
힘 \(F\)는 질량 유량 \(\dot{m}\)과 속도 \(v\)의 곱으로 나타낼 수 있습니다.
\(F = \dot{m} \times v\)

질량 유량 \(\dot{m}\)은 밀도 \(\rho\), 단면적 \(A\), 속도 \(v\)의 곱으로 표현됩니다.
\(\dot{m} = \rho \times A \times v\)

따라서 힘 \(F\)는 다음과 같이 계산됩니다.
\(F = \rho \times A \times v^2\)

주어진 값:
*   물의 밀도 \(\rho = 1000 \, \text{kg/m}^3\)
*   노즐 지름 \(d = 5 \, \text{cm} = 0.05 \, \text{m}\)
*   물 제트 속도 \(v = 40 \, \text{m/s}\)

1.  **단면적 \(A\) 계산:**
    노즐의 단면적은 원형이므로 \(A = \pi \times (d/2)^2\)
    \(A = \pi \times (0.05 \, \text{m} / 2)^2 = \pi \times (0.025 \, \text{m})^2 = \pi \times 0.000625 \, \text{m}^2\)

2.  **힘 \(F\) 계산:**
    \(F = 1000 \, \text{kg/m}^3 \times (\pi \times 0.000625 \, \text{m}^2) \times (40 \, \text{m/s})^2\)
    \(F = 1000 \times \pi \times 0.000625 \times 1600\)
    \(F = 1000 \times \pi \times (0.000625 \times 1600)\)
    \(F = 1000 \times \pi \times 1\)
    \(F = 1000\pi \, \text{N}\)

3.  **수치 계산:**
    \(\pi \approx 3.14159\)
    \(F \approx 1000 \times 3.14159 = 3141.59 \, \text{N}\)

가장 가까운 보기는 3141 N입니다.