Следовательно бумага удерживается в стакане потому, что она вгибается во внутрь его, а также, потому легкая и широкая (т. е. при ее падении будет большое сопротивление воздуха), следовательно силы притяжения слабо давят ее к земле, в отличие от атмосферного давления, которое в этом случае сильнее силы притяжения. Также она гибкая и эластичная, поэтому заслоняет все дно стакана, не оставляя щелей. Если использовать вместо бумаги стекло, то оно сразу же упадет на пол, т. к. притяжение будет слишком сильно и мы не сможем закрыть им все щели, а следовательно, атмосферное давление с одной и сдругой стороны стекла будет одинаковым.
пусть условия на этом уровне нормальные (P = 10^5 Па, T = 273 K)
запишем первый закон Ньютона:
Fa + mg + F = 0, где Fa - Архимедова сила, F - искомая сила натяжения
в проекции на некоторую ось, направленную в сторону Fa:
Fa - mg - F = 0
2) пусть высота подъема шара - максимальная, тогда силы, действующие на него, скомпенсированы (аналогично):
Fa - mg = 0
пусть на h(max) плотность воздуха равна p'(в) = p(в) / 2.
составим систему уравнений:
p(в) g V = F + mg
p'(в) g V = mg
вычитаем из первого уравнения второе
gV (p(в) - p'(в)) = F
F = p(в) g V / 2.
3) по уравнению Менделеева-Клапейрона (пусть воздух - идеальный газ):
P V = m R T / M
делим на объем обе части
P = p R T / M => p = P M / R T.
молярная масса воздуха M = 29*10^-3 кг/моль
F = P M g V / 2 R T
F = 10^5 * 29 * 6 / 2 * 8,31 * 273,
F = 3 834,913 H ≈ 3,8 кН