Ho notato che quando avevo un palloncino in lattice pieno di elio all'interno della mia auto, si muoveva in avanti nella cabina mentre acceleravo in avanti. Più veloce ho accelerato in avanti, più velocemente il pallone è andato dal retro dell'auto alla parte anteriore della macchina. Il palloncino non aveva una stringa. Questo è diventato un gioco con mio figlio di 4 anni mentre tornavamo a casa. Abbiamo capito dove sarebbe andato il pallone in base alla velocità con cui ho accelerato, girato gli angoli, ecc. Mi aspettavo che si sarebbe comportato in modo molto simile all'acqua in una tazza, ma sembrava esattamente l'opposto. Quali forze hanno causato questo comportamento? Ho pensato che avesse qualcosa a che fare con la dinamica dei fluidi nella cabina chiusa, ma non riesco a capirlo.
Viaggia in avanti invece che all'indietro in un'auto in accelerazione per lo stesso motivo per cui un pallone ad elio viaggia verso l'alto invece che verso il basso sotto l'influenza della gravità. Perché?
In un'auto in accelerazione, a tutti gli effetti l'accelerazione può essere considerata un cambiamento nella quantità e nella direzione della gravità, dal puntamento verso il basso al puntamento verso il basso e all'indietro. Il pallone non sa e non gli importa se l'accelerazione è di gravità o dall'accelerazione dell'auto; cerca semplicemente di muoversi nella direzione in cui si muove naturalmente, cioè contro la direzione dell'accelerazione. Quindi, si muove in avanti quando acceleri. Si spera che tu trovi questa spiegazione intuitivamente soddisfacente.
Un altro modo più rigoroso per visualizzare il problema è attraverso la minimizzazione lagrangiana. Il pallone può essere considerato un oggetto a bassa densità incorporato in un fluido ad alta densità vincolato entro i confini dell'auto. Sotto l'influenza della gravità che punta lateralmente, l'energia potenziale totale del sistema diminuisce quanto più in avanti si trova il pallone. Poiché la forza è il gradiente del potenziale, il pallone cercherà di andare avanti.
Quando la tua auto accelera in avanti, l'aria all'interno torna indietro rispetto all'auto. Questo crea una pressione leggermente alta nella parte posteriore del veicolo e una bassa pressione nella parte anteriore.
Poiché l'elio è più leggero dell'aria, si allontana dalla regione di alta pressione. Un pallone simile riempito con $ CO_2 $ tornerebbe indietro, poiché è più pesante dell'aria circostante
Domanda divertente. Ecco la mia risposta "anch'io".
Supponi che l'auto sia appena emersa da un fiume, quindi ci sia molta acqua e il pallone sia legato al pavimento.
Poi vai via.
L'aria in macchina è come un mucchio d'acqua :)
Agisce esattamente come l'acqua in una tazza. O, più precisamente, come l'aria nella tazza. Poiché l'elio ha una densità molto inferiore rispetto all'azoto e ad altri gas nella tua auto, può essere visualizzato come una bolla d'aria in una bottiglia. Il contenitore per l'elio (il pallone) ha una massa trascurabile.
Quando acceleri in avanti, l'acqua in una bottiglia si muoverà all'indietro, proprio come ti aspetteresti. La bolla d'aria sembrerà muoversi in avanti per riempire quel vuoto lasciato dall'acqua, proprio come il pallone ad elio.
Potrebbero entrare in gioco anche forze aggiuntive. C'è attrito dalla gomma sul soffitto. Inoltre, quando acceleri, il centro di gravità della tua auto si sposta all'indietro sul passo. Il muso della tua auto si solleva e la coda della tua auto affonda. Quando ti fermi, accade il contrario e quando giri a sinistra, la tua macchina si inclina a destra, come puoi sentire. Ciò potrebbe inclinare il soffitto consentendo al palloncino di muoversi in risposta al soffitto inclinato. Anche questo potrebbe avere un effetto.
Non sono bravo a spiegare le cose ma ecco qua
cerca di capirlo in questo modo
supponi che il rettangolo sia la tua macchina, ora l'area tratteggiata è pieno di aria normale e il loro è un pallone ad elio nel mezzo
Quindi quando acceleri tutto nell'auto cerca di spostarti all'indietro rispetto alla macchina anche il pallone ad elio, quindi allora perché il pallone va avanti,
Come forse saprai l'elio è meno più denso dell'aria e quindi è più leggero dell'aria, quindi quando acceleri l'aria inizia a muoversi all'indietro ma siccome l'elio è più leggero viene spinto in avanti dall'aria che si raccoglie al suo torna lo stesso fenomeno quando si riempie un secchio e una palla tenuta sul fondo inizia a salire perché è meno densa dell'acqua.
Il modo più semplice per pensare al pallone ad elio nell'auto che accelera è invocare il Principio di Equivalenza di Einstein: un'accelerazione costante è la stessa, sotto tutti gli aspetti, di una forza gravitazionale. Per rendere le cose il più semplici possibile, ignoreremo la vera forza di gravità (cioè cosa sta spingendo l'auto verso la Terra) e penseremo solo all'accelerazione in avanti dell'auto. Secondo il Principio di Equivalenza, l'effetto di questa accelerazione è esattamente la stessa di una forza gravitazionale che punta verso il retro dell'auto. Ma tutti sanno cosa fa un pallone ad elio, immerso nell'aria, in presenza di gravità: si alza, cioè si muove nella direzione opposta alla forza gravitazionale.
Quindi quando l'auto accelera, il pallone si muove inoltrare. Per inciso, il Principio spiega anche perché, quando l'auto accelera, un passeggero viene spinto all'indietro: perché, a differenza del pallone, il passeggero cade verso il basso, nella stessa direzione della forza gravitazionale.
Nel rispondere a questa domanda , Presumo che tu accetti che un palloncino di elio si alzi in presenza della gravità terrestre. Poiché l'elio ha una densità minore dell'aria, la forza di galleggiamento dell'aria lo spingerà verso il cielo contro la gravità
Quando ti trovi in un sistema di riferimento in accelerazione, l'accelerazione viene percepita come gravità. Ad esempio in un treno in accelerazione, ti trovi su un angolo, nella direzione del movimento. Sembra di essere su un pendio e de facto lo sei.
La palla piena di elio si sta semplicemente muovendo contro la direzione di quella che sembra gravità: lo stesso cosa che fa quando non sei in un fotogramma in accelerazione. Lo fa per lo stesso motivo: galleggiabilità perché è più leggero dell'aria.
Quando lasci andare il pallone in un treno in accelerazione, non si muoverà direttamente in avanti, ma su un angolo: avanti e su . Questo è lo stesso angolo in cui ti trovi, se ti trovi in equilibrio senza supporto. Se mentre sei in questa posizione tieni un palloncino su una corda, la corda punterà nella stessa direzione, parallela al tuo corpo, e se lasci andare il palloncino, si muoverà in quella direzione. Questa è la direzione che corrisponde all '"alto", inclinata a causa della combinazione vettoriale della forza di gravità (che agisce su di te verso il basso perpendicolarmente al pavimento) e la forza fittizia che sembra tirarti indietro a causa dell'accelerazione.
Quindi, in sintesi:
- Un pallone si solleva "su" a causa della galleggiabilità.
- Ciò che determina da che parte è su "su" è una combinazione vettoriale di attrazione gravitazionale e la forza fittizia causata dall'accelerazione, che imita la gravità.
Me lo chiedevo io stesso ...
Poi mi è venuto in mente, l'analogia nella mia testa di una palla che rotola su una superficie era sbagliata ... il palloncino non è qualcosa che galleggia nel nulla, è un corpo meno massiccio dell'aria che sta spostando.
Quindi, quando si rompe, tutto cerca di andare avanti, ma l'aria vince perché ha più inerzia e il pallone viene forzato all'indietro.
è essenzialmente la stessa cosa di cosa normalmente avviene con un pallone, solo con i vettori girati su un fianco ... normalmente tutta l'aria e i palloni e l'elio vengono tirati a terra, ma poiché l'aria è più densa viene tirata di più ... e sposta il pallone con il elio.