Okrenuta čaša

Okrenuta čaša
U nastavi se često pokazuje djelovanje atmosferskog tlaka pomoću pokusa s okrenutom čašom i listom papira. Međutim objašnjenja koja se daju uz taj pokus obično su fizikalno netočna, poput tvrdnje „…da je tlak zraka koji djeluje odozdol mnogo veći nego tlak stupca vode u čaši!“. Ili se tvrdi da "čaša mora biti puna" Naime ako čaša nije posve ispunjena vodom očito je da tlak zraka iznad vode u čaši mora biti manji od vanjskog, atmosferskog tlaka. To smanjenje tlaka omogućeno je povećanjem njegovog volumena kao što nalaže Boyle-Mariotteov zakon.
List debljeg papira ili glatkog kartona prenosi silu tlaka zraka p₀ na vodu u čaši. To je plava strelica tako da tlak od jedne atmosfere podržava vodu odozdo. Naravno, postoji i tlak zraka unutar čaše koji vodu pritišće s gornje strane. To je druga plava strelica. Zrak unutar čaše izvorno je bio pod atmosferskim tlakom p₀ kada smo poklopili čašu. Ali kad se čaša okrene i ukloni ruka, voda se spusti za vrlo mali iznos, zbog čega se i kartica malo spusti. Time se poveća obujam V koji je zauzimao zrak iznad vode u čaši. I zrak se odmah širi da bi ispunio ovaj povećani volumen V+ΔV. Tlak unutar čaše se malo smanji p₀ - ρgh, i više nije velik kao tlak p₀ koji djeluje izvana. Ta razlika tlaka dovoljna je za svladavanje gravitacijske sile na vodu. To je crvena strelica. Jednom kada se kartica spusti dovoljno da se ove tri sile uravnoteže sve ostaje u mirovanju, jer je uspostavljena ravnoteža.
Za čašu tipične veličine do pola pune zraka, povećanje volumena zraka manje je od 1% ali stvara dovoljno veliku razliku tlaka da podrži težinu vode. Važan je i poseban učinak površinske napetosti na vodi koja malo izviruje i sprječava odvajanje te vode od ostatka vode u čaši.