¿Por qué un globo lleno de helio en un automóvil inmóvil se mueve hacia adelante cuando el automóvil acelera?

Una observación muy interesante! Anthony Yeh da una respuesta muy intrigante, y creo que es una forma más “física” de verlo. Una explicación menor, más mundana, pero mecanicista podría estar en lo que sigue.

Cuando un fluido, tomaría agua con fines ilustrativos, en un recipiente está en reposo, las líneas de presión constante (isobar) en el fluido son horizontales como se muestra en la figura a continuación. La fuerza debida a la flotabilidad en un fluido, en principio, actuará perpendicularmente a estas líneas isobáricas, y eso también en la dirección del valor decreciente de la presión hidrostática, que es verticalmente hacia arriba (porque la fuerza de flotabilidad por unidad de volumen no es más que lo negativo del gradiente de esta presión).

Ahora, si este contenedor se acelera hacia la derecha, las líneas isobáricas se inclinarán de la manera que se muestra en la siguiente figura. La inclinación de las líneas debe suceder para transmitir la fuerza aplicada a la derecha y acelerar cada una de las partículas de fluido en el contenedor.

Por lo tanto, se puede ver fácilmente que la fuerza de flotabilidad se inclina hacia la derecha de la vertical (perpendicular a las líneas isobáricas) y se dirige hacia arriba. Por lo tanto, cualquier cuerpo, que sea más liviano que el fluido, será empujado por la fuerza de flotabilidad en esta dirección inclinada cuando se observe desde dentro de este marco de referencia acelerado (el contenedor en este caso) .

Esto sin duda explicaría, desde un punto de vista mecanicista, por qué el globo lleno de helio se comporta como lo hace en un automóvil acelerado.

Cuando el automóvil acelera, el aire dentro del automóvil se mueve hacia la parte posterior del automóvil debido a la inercia. Esto establece una diferencia de presión con una presión más alta en la parte posterior, proporcionando suficiente fuerza sobre el globo de helio para empujarlo hacia adelante en el automóvil.

Un globo de helio es un divertido juguete de fiesta, pero también es una herramienta bastante sensible para medir pequeñas diferencias en la presión del aire. La razón por la que flota un globo de helio es porque hay un poco más de presión de aire en la parte inferior del globo que en la parte superior, y eso es suficiente para levantarlo.

Ahora, cuando un automóvil acelera, todo en el automóvil es “empujado” hacia atrás por la inercia. Eso incluye el aire dentro del auto. La fuerza de inercia empuja más aire hacia atrás, lo que significa que tenemos una mayor presión de aire en la parte trasera del automóvil que en la parte delantera. Es una diferencia muy pequeña, y probablemente no lo notarías, pero el globo sí. La presión más alta en la parte posterior empuja el globo hacia el frente, por lo que podemos ver un cambio en la presión del aire.