Вода удерживается в перевёрнутом стакане, накрытом листком бумаги, благодаря силе атмосферного давления. Снаружи на бумагу давит столб воздуха, сила которого значительно превышает вес воды внутри стакана. При переворачивании между дном стакана и поверхностью воды образуется небольшое разрежение воздуха, что создает разность давлений, «прижимающую» бумагу к краям сосуда.
Прижмите сейчас ладонь к гладкому листу плотной бумаги. Сильно. Теперь представьте, что этот лист - единственное, что отделяет Вас от холодного душа прямо на Ваши ботинки.
Фокус с перевёрнутым стаканом - классика Якова Перельмана. Он кажется магией, но на деле это битва двух гигантов: земного притяжения и атмосферного давления. Прямо сейчас над Вами висят километры воздуха, и они давят на Вас с силой в один килограмм на каждый квадратный сантиметр. Мы просто этого не чувствуем, потому что привыкли. Но вода в стакане почувствует это мгновенно.
Как это сделать правильно?
Налейте стакан воды до самых краев. Это важно - внутри не должно остаться пузырьков воздуха. Накройте его листком плотной бумаги (лучше почтовой открыткой). Плотно прижмите ладонью и быстрым, уверенным движением переверните стакан. Теперь неспешно уберите руку.
Вот оно - торжество физики. Вода висит в пустоте, удерживаемая лишь тонким листком. Степенно. Торжественно. Почему же она не падает?
Секрет в том, что сила, с которой атмосфера давит на листок снизу вверх, гораздо больше, чем вес воды в стакане. Чтобы «победить» воздух, стакан должен быть высотой более десяти метров! Только тогда вес водяного столба пересилит давление атмосферы. Допущение смелое, но для понимания масштабов сил - в самый раз.
Маленький секрет разрежения
Когда Вы переворачиваете стакан, листок слегка прогибается наружу. Совсем чуть-чуть, на доли миллиметра. Но этого достаточно, чтобы объем воздуха внутри (если он там был) увеличился, а давление упало.
Получается, что сверху на воду давит слабый воздух, а снизу - мощная атмосфера. Листок бумаги здесь играет роль лишь посредника, который не дает воде перемешаться с воздухом и «просочиться» мимо. В своё время Перельман писал, что мы живем на дне воздушного океана, и этот океан способен творить чудеса, если мы дадим ему точку опоры.
«А вы знали?»: Опыт в Магдебурге
В XVII веке физик Отто фон Герике доказал силу атмосферы еще более эффектно. Он откачал воздух из двух медных полушарий, и даже 16 лошадей не смогли разорвать их! Наша бумажка на стакане - это маленькое эхо того великого опыта. Мы используем ту же силу, что держала магдебургские полушария, чтобы не намочить ковер в гостиной.
Что далее
Мы сменим масштаб. Может ли вода течь вверх вопреки гравитации без всяких насосов? Мы разберем капиллярный эффект и узнаем, как деревья доставляют воду на высоту 100 метров.
Подпишись на канал «А вы знали?», чтобы удивлять гостей каждый вечер. А у Вас получилось с первого раза или пришлось вытирать пол? Пишите честно в комментариях!
Читайте также:
Канал «А вы знали?» - задачи, фокусы и наука. Каждый день - повод удивиться.