为摆脱水源条件的限制，宋朝时人们就发明了一种能汲取地下水的装置——压水井。在汕头华侨公园的儿童玩水区，安放着如甲图所示的压水井让孩子们体验。压水井结构如图乙所示，取水时先按下手柄同时带动皮碗向上运动，此时上单向阀门关闭。皮碗向上运动到某个位置时，下单向阀门被顶开，水流进入腔体内。设某次下压手柄前，腔体只有空气，空气的体积和压强分别为和。现研究缓慢下压手柄，直至下单向阀门刚被顶开的过程。已知大气压强为 ， 水的密度为 ， 下单向阀门质量为m，横截面积为S，下单向阀门到水面距离为 ， 重力加速度为g。