物理实验疑问在杯子中装上半杯水,再用一张纸盖上,倒置按紧（不要漏水）,水竟被托住了.Why?

Question

物理实验疑问
在杯子中装上半杯水,再用一张纸盖上,倒置按紧（不要漏水）,水竟被托住了.Why?

Answer 1

是由于大气压强对纸张有一个方向向上的作用力!
下面有段材料,楼主可参考参考：
一、玻璃片拖住一杯水
取一只杯口平整的玻璃杯,盛满清水,其杯口上覆以一玻璃片．勿使空气进入.左手压住玻璃片,有手拿着杯子,迅速将杯子转过身来,使杯口的玻璃片向下.然后移开左手,可观察到,玻璃片托住了一杯水,并且连一滴水也不会从杯内流出来.
我们不妨作一下定量分析.假如玻璃杯口内径为6厘米,杯身高为10厘米,则一杯水的重力约为2．83牛,而玻璃片受到向上的大气压力约为292牛.可见,玻璃片受到向上的大气压力远大于杯内水与玻璃片的重力之和,因此,玻璃片完全有力的托住一杯水.
二、卡片纸能托半杯水
倘若将玻璃杯内水田去1／5.而在杯口盖上一张有弹性的卡片纸,左手按住纸,右手拿着杯子,迅速将杯子转过身,移去左手,竞可发现：卡片纸亦能托住半杯水呢.但是如果仍用玻璃片盖住倒去1／5水的玻璃杯的话,一转过杯身,水同玻璃片会一起掉下来.
只要仔细观察一下就会发现了：托着半杯水时的卡片纸中心略向下凸出,这表明玻璃杯内的空气体积膨胀了(水的重力迫使纸下凸而导致杯内空气膨胀),根据玻意耳—马略特定律,杯内空气压强必定变小,这时卡片纸能托住 半杆水,必然满足,杯内空气压力P1,加上半杯水的重力W小于大气压力P2.


我们不妨来定量地分析一下：
设这个玻璃杯的高度为l,截面积为A,水的高度为h,杯内水的重力为W.若玻璃杯用玻璃片盖住,则作用在玻璃片的压强P2为大气压强,作用在水面上的压强为P1,P1亦为大气压强,因为作用在玻璃片上的向上压力为P2A．而作用在破璃片上的向下压力为W十P1A,由于P2A＜W十P1A.结果玻璃片和水一起掉下来.如果在固图1—35(b)中将卡片纸取代玻璃片,由于卡片纸会向下凸起,使杯子内水面上新的空气体积发生膨胀而扩大了ΔA ,而压强也从P1变到P1’.根据玻意耳—马略特定律可知：
由此可知,杯子内水面上部的空间部分的压强P1’将减小,这就使得作用在卡片纸上的向上压力P2A大干向下压力W十P1A.由于水的重力W较小,所以大气压强P2通过卡片纸托住了半杯水.
我们也可进行估算一下,若杯口内径为6厘米,杯高为10厘米,杯内水高为8厘米,则水重为2．26牛,还假定因卡片纸下凸,造成杯内空气体积膨胀仅为2％,那末卡片纸下面的大气压对卡片纸产生的净向上压力约为5．84牛.这压力差足以托住半杯水的重量.