Felaktig förklaring för halvfullt glas

I otaliga böcker med fysikexperiment för barn och ungdom återges det försök som visas i bilden (från The Science Notebook, början av 1900-talet).

Fyll ett glas delvis med vatten, lägg ett papper över glaset, vänd det och tag bort handen. Vattnet rinner inte ut. Den gängse och felaktiga förklaringen är att vattenpelarens tyngd hålls emot av atmosfärens tryck.

Det korrekta är att det är tryckskillnaden mellan yttre luften och den i glaset instängda luften som balanserar vattnets tyngd. När man tar bort handen buktar pappret ner en aning. Då ökar volymen av den instängda luften och dess tryck sjunker.

Uppskatta hur mycket papperet måste bukta ner för ett normalt halvfullt glas.

Svaret längre ned på sidan:

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Lösning: Normalt lufttryck svarar som bekant mot tyngden av 10 m vattenpelare. För att hålla emot 5 cm vattenpelare i ett glas måste alltså lufttrycket inne i glaset vara 0,5 procent lägre än det yttre lufttrycket.

Det räcker därför att papperet buktar ner så att volymen av den instängda luften ökar med 0,5 procent eller mindre än 1 mm för ett normalstort glas. Med en stel täckande skiva är det bara ytspänning som kan hålla emot vattnets tyngd så skivan faller nästan alltid ner.

Ibland står det att glaset skall fyllas till brädden. Även då buktar pappret ner, och vattnet rinner inte ut, men det leder till en mer komplicerad frågeställning.

Vid stel skiva måste man ta hänsyn till att vattnet, innan skivan läggs på, tryckts samman av luften som en tryckfjäder.

Vill du klura på fler problem? Här hittar du dem!