A mi entender, los objetos no caen, sino que son atraídos hacia la tierra por la gravedad.
Teniendo esto en cuenta, no puedo entender por qué si los globos llenos de helio no son atraídos por la gravedad, entonces no deberían estar inmóviles en el cielo (o ir a la deriva como objetos en el espacio sin gravedad) en lugar de alejarse activamente de la tierra?
¿La gravedad lo empuja en lugar de tirar de él? ¿Por qué?
Los globos de helio son atraídos por la gravedad, como todos los objetos con masa. La razón por la que no caen es que hay otra fuerza que actúa sobre ellos, una fuerza de flotación de la presión del aire que es igual al peso del aire desplazado por el globo.
La razón por la que no flotas es que el peso del aire que desplazas es bastante menor que tu peso (una persona es más densa que el aire). La razón por la que un globo normal no flota es que el peso del aire que desplaza es un poco menor que el peso del globo (porque está lleno de aire, pero la goma del propio globo es más densa que el aire).
La analogía que se busca es la de los objetos que flotan (o están suspendidos) en el agua. La mayoría de las piedras se hunden hasta el fondo, arrastradas por la gravedad, porque el peso del agua que desplazan es menor que su propio peso. Una bola de bolos (irónicamente) está muy cerca de la misma densidad que el agua, por lo que flotará suspendida en medio del agua, al igual que el globo de helio que se ha filtrado un poco.
Sólo un poco sobre cómo funciona la flotabilidad. Cualquier fluido en un campo gravitatorio posee un gradiente de presión, (que si el gas/líquido está en equilibrio) contrarresta el efecto de la gravedad. La gravedad que actúa sobre dicho fluido crea esta presión, que se denomina presión hidrostática. Para abreviar, la presión externa (del aire) es mayor en el fondo del globo que en la parte superior. Por tanto, la presión externa neta sobre el globo está desequilibrada, proporcionando una fuerza neta hacia arriba igual al peso del aire desplazado.
Si pones tu globo en el espacio (ignoraré la observación de que estallaría), no hay presión, y por lo tanto no hay desequilibrio de presión para crear el efecto de flotación.
@Omega Centauri Muy buena explicación. Una pregunta gedanken para ti: Un recipiente de gran volumen pero de poca altura y baja densidad desplazaría una cantidad importante del fluido circundante, pero estaría sujeto a un gradiente de presión despreciable a lo largo de su altura; ¿esperaríamos que un globo así se elevara? En caso afirmativo, ¿por qué?
@JPattarini Mi opinión es que se elevaría muy lentamente, pero se trataría de un equilibrio inestable, que llevaría a que un extremo se elevara ligeramente más rápido que el otro. A medida que se elevara, el gradiente de presión entre los extremos aumentaría, incrementando la fuerza, hasta que el objeto se mantuviera erguido y el gradiente de presión fuera significativo.
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Flotabilidad, amigo mío, flotabilidad. Búscalo.
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@space_cadet - Creía que la flotabilidad sólo tenía que ver con la flotación en un fluido. Me refiero a la flotación en el aire.
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La flotabilidad funciona en cualquier medio suficientemente amorfo, y en cualquier caso "fluido" se refiere a las fases líquida y gaseosa. El aire es un gas y, por tanto, un fluido.
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Sí, la definición física de "fluido" difiere bastante de la cotidiana. A menudo se utiliza para referirse a cualquier medio termodinámico.