解答:C (両方のコップとも水はこぼれない)
まず、コップの中の水には以下の3種類の力が働いています。
- 表面張力
コップに水をこぼれる寸前まで注いだ時に、水面がぷっくりと盛り上がったように見えますね。この時水面に働いている力が表面張力です。
この力は水の表面積をなるべく小さくしようとする力で、この場合には水がコップに引っ張られるような力が働いています。
- 大気圧
空気に触れている全てのものは常にこの大気圧に押されています。
大気圧は上からだけでなく、横からも下からも働きます。
この場合にはコップは全方向から押されており、中の水は画用紙越しに下方向から押されています。
- 重力
これはみなさんご存じの通り、物が地球に引っ張られる力です。重力は地球上では下向きに働きますね。
以上の3つの力のうち、[a.表面張力]と[b.大気圧]は上向きに働く力、[c.重力]は下向きに働く力です。この時、[a.表面張力] + [b.大気圧] が[c.重力] よりも大きくなったため、水はこぼれないのです。