이 문제는 물분무(Water jet)가 움직이는 원판에 충돌할 때 발생하는 추력(힘)을 구하는 문제입니다. 이 힘은 **운동량 변화의 원리**를 사용합니다.

1.  **상대 속도:** 유체가 원판에 부딪히는 속도는 유체 자체의 속도(V)가 아니라, **유체와 원판의 상대 속도(V-U)**입니다.
2.  **질량유량:** 원판에 부딪히는 물의 양(질량유량)도 이 상대 속도에 비례합니다.
    * \(\dot{m} = \rho A (V-U)\)
3.  **운동량 변화:** 충돌 후 물은 수평 방향의 운동량을 잃고 수직으로 흐릅니다. 따라서 수평 방향의 운동량 변화는 **\(\dot{m}(0 - (V-U))\)**입니다.
4.  **힘:** 힘은 운동량 변화율과 같고, 원판에 가해지는 힘은 유체가 받는 힘의 반작용이므로,
    * \(F = \dot{m}(V-U) = \rho A (V-U)^2\)
    * 관의 단면적 A는 \(\frac{\pi D^2}{4}\)이므로, \(F = \rho \frac{\pi D^2}{4}(V-U)^2\)가 됩니다.

따라서 정답은 **①**입니다.