車上的氫氣球

钟七珍

　　拴在车顶上的氢气球，刚开始时，应该是略向下跟着汽车运动。当运动状态稳定后，应当是跟着汽车作圆周运动（汽车可能是作匀速圆周运动。但原题未明确。假定如此）。但气球的旋转半径比拴在车上的那个点的运动半径大。
　　连接氢气球的那根线提供了三个力（或者说连线拉力可分解成三个力）：一是与氢气球的浮力（应是减去氢气球重量剩余部分）相平衡，二是与氢气球运动时受到的空气阻力（假设此时空气不流动，气球作匀速圆周运动时受到均匀的阻力）相平衡，三是提供氢气球作匀速圆周运动所需的向心力。

钟七珍

原帖由 lulijie 于 2011-10-28 01:08 发表
　　若车子做匀速圆周运动，那么稳定状态下，车内的外侧的空气密度大，内外侧的空气密度梯度差对车内的空气提供一个向心的加速度，使得车内的空气具有与车相同的角速度。氢气球的质量小于同体积的空气，所以空气对氢气球的影响必然造成气球向心运动，稳定状态下，必然存在绑绳对氢气球向外的拉力。
　　 所以氢气球同汽车做相同角速度的同方向转动，它位于车顶，绳子固定点与转动圆心的连线上，绳子处于拉紧状态。

　　
　　若氢气球拴在车箱内顶上，本人附和上面的解答。此时不均匀气体对氢气球产生的侧向浮力与绳子拉力的合力提供了氢气球作匀速圆周运动所需的向心力；氢气球向上的浮力与车箱顶对氢气球的作用力相平衡。
（若氢气球拴在车箱外顶上，本人的解答见9楼。）