Ngọn lửa nghiêng về phía nào?

Ngọn lửa nghiêng về phía nào?

Bạn châm một ngọn nến và đặt nó trên đầu chiếc xe hơi rồi nổ máy, cho xe tăng tốc. Ngọn lửa sẽ nghiêng về phía nào, tại sao? – Đáp: Ngọn lửa nghiêng về phía trước, bởi vì…

Trọng lượng riêng của ngọn lửa nhỏ hơn của đám không khí lạnh vây quanh. Bình thường có hai lực tác dụng vào ngọn nến: trọng lực và lực đẩy Acsimet. Lực này chính là trọng lượng của đám không khí lạnh mà ngọn lửa chiếm chỗ. Sở dĩ ngọn lửa luôn hướng lên cao là vì trọng lực của nó nhỏ hơn lực đẩy của khí lạnh (Cũng tương tự như khi ta vứt một vật nhẹ hơn nước xuống nước, nó sẽ nổi).

Khi bạn gắn ngọn nến lên mui xe và nhấn ga, tức là đưa vào xe một gia tốc. Khi đó ngoài hai lực nói trên, tác dụng vào ngọn lửa còn có lực thứ ba theo phương ngang. Lực này là thế nào?

Khi ngọn lửa di chuyển về phía trước, nó sẽ chịu tác dụng của lực gia tốc đẩy về phía sau (F1 = m.a, trong đó m là khối lượng ngọn lửa và a là gia tốc của xe). Ngoài ra, khi ngọn lửa tiến về phía trước, nó sẽ chiếm chỗ và đốt nóng không khí lạnh ở đó. Điều này làm chênh lệch áp suất với không khí lạnh phía sau, tạo ra một lực đẩy về phía trước. Lực này lớn hơn F1, vì vậy ngọn lửa bị nghiêng về phía trước. Theo tính toán của các nhà khoa học, góc nghiêng alpha của ngọn lửa (theo phương thẳng đứng) được tính theo công thức sau:
tang (alpha) ~ a/g

(trong đó a là gia tốc của xe, g là gia tốc tự do)