这好像不是高三物理题吧,高一就应该学过了.
你的疑问是“为什么水受到向下的合外力却没有向下运动”,是吧?
从牛顿第一定律可知：物体运动状态的改变,需要外力的参与；而合外力的出现,也一定会改变物体的运动状态.那么物体在任意时刻的运动状态是由什么决定的?仅仅是合外力吗?不是.
合外力只是“改变”运动状态的充要条件,要想唯一确定物体的运动状态,还要考虑物体的初始状态.这个道理你应该明白吧?比如两个同质量的物体,一个自由落体,一个平抛运动.二者各自的合外力是相同的,但它们的运动情况却不同,就是因为初始状态不同：一个静止,一个匀速直线运动（虽然只是一瞬间）.圆周运动也是如此,它有一个线速度,物体运动状态由线速度和合外力共同决定.
圆周运动的规律是：F = mv²/r；所以,线速度、向心力、半径三者之间有一个确定后,其余二者成函数关系.本题中,半径确定,故速度平方与向心力成正比.那么,向心力的取值范围决定了保持圆周运动的线速度的取值范围.只要速度合适（使得向心力大于等于重力,又小于重力和绳子、杯子的承受力之和）,水就做圆周运动,
其实,圆周运动的规律还是由牛顿第二定律决定的,只不过此时的加速度与速度垂直,这就要把加速度和速度当成平面矢量来处理,你可以自己推导一下.归根结底,是合外力和初始状态共同决定物体各时刻的状态.