¿Cómo se mueve un globo en un coche que frena?

Ana Mª Cañas Cortazar

Cuando vamos en un coche y el coche frena bruscamente, todos sabemos por propia experiencia que salimos lanzados hacia adelante si no llevamos el cinturón de seguridad que lo impide. No sólo lo sabemos por experiencia sino que también lo sabríamos justificar con las leyes de la física, concretamente con la primera ley de Newton. Pero ¿qué le pasarían durante el frenazo brusco a un globo inflado con He (de los que suben para arriba) que lleva atado de una cuerda un niño que nos acompaña en el asiento trasero?

Es muy fácil hacer la comprobación a nuestra suposición sin más que llevar un día un globo en nuestro viaje en coche. Podemos comprobarlo sin necesidad de que el frenado sea muy brusco y ponga en riesgo nuestra salud.

Pero nos seguimos preguntando: si suponemos una situación ideal en que el coche es como los que utilizan para las pruebas de seguridad que no necesita conductor y pudiese cerrarse herméticamente de modo que pudiésemos hacer un vacío aceptable, ¿qué le ocurriría al globo al frenar bruscamente el coche?

Todavía más, ¿qué pasaría si el globo lo hemos hinchado con aire y lo llevamos colgado del techo?

SOLUCIÓN:

Cuando el coche da un frenazo, el globo amarillo del niño (globo de helio) se queda atrás, y el globo rojo, atado al techo, se mueve hacia delante hasta la distancia que les permita la cuerda a las que están atados. En el vacío, se irían hacia delante los dos globos.

Veamos por qué ocurre esto. Los objetos que están en el coche, al no estar sujetos, no reciben la fuerza que actúa sobre él, y, por inercia, cuando el coche frena, siguen con la misma dirección y velocidad que llevaban (la misma con la que iba el coche al empezar a frenar). Sólo si están sujetos al coche, como lo estamos los pasajeros con el cinturón de seguridad, podrán seguir en su lugar. El aire al estar libre sigue hacia delante cuando el coche frena. Los globos, atados arriba o abajo, pueden moverse en horizontal en la medida que sus cuerdas se lo permitan. Tenemos pues compitiendo en su movimiento hacia delante: el aire y los globos.

Caso del globo amarillo (inflado con helio). Es menos denso que él aire, ya que como vemos el niño debe sujetarlo para que no se escape hacia arriba.

Caso del globo rojo. Es más denso que el aire, pues en su interior tiene aire a presión, y vemos como al colgarlo del techo cae hacia abajo.

En su movimiento hacia delante los globos se mueven dentro del aire por lo que el globo rojo que es más denso lo adelantará y el amarillo que es menos denso se quedará atrás. Lo que nosotros veríamos dentro del coche en movimiento es ir hacia delante al globo rojo y hacia atrás el amarillo. Si no hubiese prácticamente aire en el coche (vacío), a los dos globos habría que colgarlos del techo pues serían más densos que el aire (el amarillo no puede flotar porque no hay aire); al frenar el coche, por inercia, se moverían hacia delante los dos a la vez

Ana M. Cañas

Otra respuesta que hemos recibido es la siguiente:

Hay dos vídeos muy buenos donde se ve lo que ocurre:

http://www.youtube.com/watch?v=aaFn3nh300E

http://www.youtube.com/watch?v=XXpURFYgR2E&feature=related

Supongo que, al tener que salir lanzados hacia delante distintos cuerpos, lógicamente irán para adelante los que su densidad sea mayor [que la del aire], al igual que descienden más por la acción de la gravedad los de mayor densidad. Por eso los globos de helio van claramente hacia atrás al frenar, hacia adelante al acelerar o más hacia la derecha al girar a la derecha. No es que ellos se desplacen, es que los demás (el aire) se "desplazan más". Totalmente similar a lo que sucede sin movimiento en el aire que nos rodea: el globo de aire normal baja (hacia donde apunta la fuerza) y el de helio sube (hacia el lado contrario).

No termino de entender a lo que quieres llegar suponiendo lo del vacío, pero juraría que en ese caso un globo lleno de aire y uno de helio se comportarían igual, como la pluma y el martillo famosos [en el experimento que hicieron los astronautas que llegaron a la Luna]. No hay quien compita con ellos, por lo que la fuerza que actúa sobre ellos les ocasiona la misma aceleración (estoy describiendo y no pienso entrar en aceleraciones "centrípetas o sobre el sistema de referencia no inercial" reales y "centrífugas o sobre los objetos referidos al sistema de referencia no inercial" ficticias).

Por supuesto salvando los problemas físicos de un globo en el vacío, etc. que se han planteado antes.

La verdad es que jamás se me había ocurrido un experimento tan alucinante que tuviera una conclusión "paralela" a la de los cuerpos que caen antes [en la atmósfera terrestre, véase el artículo caída libre], desde un planteamiento totalmente distinto.

Antonio José Vasco Merino