Я заметил, что когда у меня в машине был латексный шар, наполненный гелием, он двигался вперед в салоне, когда я ускорялся вперед. Чем быстрее я ускорялся вперед, тем быстрее воздушный шар перемещался от задней части автомобиля к передней части автомобиля. У воздушного шара не было шнурка. Это стало игрой с моим 4-летним ребенком, когда мы ехали домой. Мы выяснили, куда полетит воздушный шар, основываясь на том, как быстро я ускоряюсь, поворачиваю и т. д. Я ожидал, что он будет вести себя во многом так же, как вода в чашке, но все оказалось как раз наоборот. Какие силы вызвали такое поведение? Я предположил, что это как-то связано с гидродинамикой в закрытой кабине, но не могу понять.
Он движется вперед, а не назад в разгоняющемся автомобиле по той же причине, по которой воздушный шар с гелием движется вверх, а не вниз под действием силы тяжести. Почему это?
В ускоряющемся автомобиле для всех намерений и целей ускорение можно рассматривать как изменение величины и направления силы тяжести, от направленного прямо вниз до направленного вниз и назад. Воздушный шар не знает, и ему все равно, происходит ли ускорение от силы тяжести или от ускорения автомобиля; он просто пытается двигаться в естественном направлении, а именно против направления ускорения. Таким образом, он движется вперед, когда вы ускоряетесь. Надеюсь, вы найдете это объяснение интуитивно удовлетворительным.
Другой, более строгий способ рассмотрения проблемы — лагранжева минимизация. Воздушный шар можно рассматривать как объект с низкой плотностью, встроенный в жидкость с более высокой плотностью, ограниченную пределами автомобиля. Под действием силы тяжести, направленной вбок, полная потенциальная энергия системы уменьшается по мере того, как шар находится дальше вперед. Поскольку сила представляет собой градиент потенциала, воздушный шар будет пытаться двигаться вперед.
gravity separation
и там написано только про вес: тяжелее/легче. Гравитационное разделение никогда не объясняется с точки зрения давления. Я полагаю, это потому, что объяснять с точки зрения давления сложно, плохо и неполно.Когда ваш автомобиль ускоряется вперед, воздух внутри движется назад относительно автомобиля. Это создает слегка высокое давление в задней части автомобиля и низкое давление в передней части.
Поскольку гелий легче воздуха, он удаляется от области высокого давления. Такой же воздушный шар, наполненный двинулся бы назад, так как он тяжелее окружающего воздуха
that heavy objects fall faster than lighter ones, in direct proportion to weight
. Вы думаете, что он был идиотом? Нет, это ваши дети, которые не видят очевидных вещей. Бессмысленно обсуждать с ними поведение баллона в машине. Я предполагаю, что вы просто перегрузили их интуицию законом Галилея, чтобы они остановились, чтобы увидеть кажущиеся вещи, и скорректировали скорость падения, как будто атмосферы нет. Другие просто видят, что перо падает медленнее, чем молоток.Забавный вопрос. Вот мой ответ "я тоже".
Предположим, что машина только что вынырнула из реки, в ней много воды, а воздушный шар привязан к полу.
Потом уезжаешь.
Воздух в машине просто как куча воды :)
Он действует точно так же, как вода в чашке. Или, точнее, как воздух в чашке. Поскольку гелий имеет гораздо меньшую плотность, чем азот и другие газы в вашем автомобиле, его можно представить себе как пузырь воздуха в бутылке. Емкость для гелия (воздушный шар) имеет пренебрежимо малую массу.
Когда вы ускоряетесь вперед, вода в бутылке будет двигаться назад, как и следовало ожидать. Воздушный пузырь будет двигаться вперед, чтобы заполнить пустоту, оставленную водой, точно так же, как воздушный шар с гелием.
Могут вступить в игру и дополнительные силы. Есть трение от резины на потолке. Кроме того, при ускорении центр тяжести вашего автомобиля смещается назад на колесную базу. Нос вашей машины поднимается, а хвост опускается. Когда вы останавливаетесь, происходит обратное, и когда вы поворачиваете налево, ваша машина наклоняется вправо, как вы можете чувствовать. Это может наклонить потолок, позволяя воздушному шару двигаться в ответ на наклон потолка. Это тоже может сказаться.
Я не умею объяснять, но вот оно
попробуй понять это так
предположим, что прямоугольник - это ваша машина, теперь пунктирная область заполнена обычным воздухом, а между ними находится гелиевый шар.
Так вот, когда вы ускоряетесь, все в машине пытается двигаться назад по отношению к машине, даже шарик с гелием, так почему же шарик движется вперед,
Как вы, возможно, знаете, гелий менее плотный, чем воздух, и поэтому он легче воздуха, поэтому, когда вы ускоряетесь, воздух начинает двигаться назад, но поскольку гелий легче, он толкается вперед воздухом, собирающимся сзади. вы наполняете ведро, и шарик, лежащий на его дне, начинает подниматься вверх, потому что он менее плотный, чем вода.
Когда вы находитесь в ускоряющейся системе отсчета, ускорение воспринимается как гравитация. Например, в ускоряющемся поезде вы стоите под углом в направлении движения. Такое ощущение, что ты на склоне, и де-факто так оно и есть.
Наполненный гелием шар просто движется против направления, похожего на гравитацию: то же самое, что он делает, когда вы не находитесь в ускоряющей системе отсчета. Он делает это по той же причине: плавучесть из-за того, что он легче воздуха.
Когда вы отпустите воздушный шар в разгоняющемся поезде, он будет двигаться не прямо вперед, а под углом: вперед и вверх. Это тот самый угол, под которым вы стоите, если балансируете без поддержки. Если, стоя в этом положении, вы держите шарик на веревке, то веревка будет указывать в том же направлении, параллельно вашему телу, и если вы отпустите шарик, он будет двигаться в этом же направлении. Это направление соответствует «вверху», наклонному из-за векторной комбинации силы тяжести (действующей на вас вниз перпендикулярно полу) и фиктивной силы, которая как бы тянет вас назад из-за ускорения.
Итак, резюмируя:
Самый простой способ представить себе гелиевый шар в разгоняющемся автомобиле — обратиться к принципу эквивалентности Эйнштейна: постоянное ускорение во всех отношениях такое же, как и гравитационная сила. Чтобы максимально упростить задачу, мы проигнорируем реальную силу гравитации (т.е. то, что притягивает автомобиль к Земле) и просто подумаем об ускорении автомобиля вперед. Согласно принципу эквивалентности, эффект от этого ускорения точно такой же, как от силы гравитации, направленной на заднюю часть автомобиля. Но всем известно, что делает гелиевый шар, погруженный в воздух, в присутствии силы тяжести: он поднимается, т. е. движется в направлении, противоположном силе тяжести.
Поэтому, когда машина ускоряется, воздушный шар движется вперед. Между прочим, Принцип также объясняет, почему при ускорении автомобиля пассажира отбрасывает назад: потому что, в отличие от воздушного шара, пассажир падает вниз в том же направлении, что и сила тяжести.
Отвечая на этот вопрос, я предполагаю, что вы согласны с тем, что воздушный шар с гелием поднимается в воздух в присутствии земной гравитации. Поскольку гелий имеет меньшую плотность, чем воздух, выталкивающая сила воздуха толкает его к небу против силы тяжести.
Я сам задавался этим вопросом...
Затем меня осенило, аналогия в моей голове с мячом, катящимся по поверхности, была неправильной ... воздушный шар - это не что-то плавающее в пустоте, это тело, которое менее массивно, чем воздух, который он вытесняет.
Поэтому, когда вы ломаетесь, все пытается двигаться вперед, но воздух побеждает, потому что у него больше инерции, и воздушный шар отталкивается назад.
по сути, это то же самое, что обычно происходит с воздушным шаром, только с векторами, повернутыми в свою сторону ... обычно весь воздух, воздушные шары и гелий притягиваются к земле, но поскольку воздух более плотный, он притягивается сильнее. .. и вытесняет шар с гелием.
Брэндон Энрайт
ДДжонМ
угорен
храповик урод
Спросите о Монике
zzzzBov
Роберт Массайоли