Ngọn lửa nghiêng về phía nào?

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

Trọng lượng riêng của ngọn lửa nhỏ hơn trọng lượng riêng của lớp không khí lạnh bao quanh. Bình thường, có hai lực tác dụng vào ngọn nến: trọng lực và lực đẩy Ácsimét. Lực đẩy này chính là trọng lượng của lượng 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, tương tự như khi ta thả một vật nhẹ hơn nước xuống nước thì vật đó nổi lên.

Khi bạn gắn ngọn nến lên mui xe và nhấn ga, tức là đã tạo cho xe một gia tốc. Lúc này, ngoài hai lực nói trên, còn có một lực thứ ba theo phương ngang tác dụng vào ngọn lửa. Lực ấy là gì?

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