Сидел смотрел на свечку и заметил что маленькие частички пепла поднимаются вверх а не падают вниз. Гравитация же тянет все вниз. Почему пепел летит наверх?
Это из за горячего воздуха? Но пепел же твердый, он тяжелее воздуха. Как горячий воздух может поднять твердую частицу?
Объясните на пальцах пожалуйста, физику последний раз учил в 9 классе))
Конвекция. Сейчас объясню просто.
Огонь нагревает воздух вокруг себя до 600-1000 градусов. Горячий воздух расширяется и становится значительно менее плотным, чем холодный воздух вокруг. По закону Архимеда (он работает не только в воде, но и в газах) менее плотный воздух выталкивается вверх более плотным холодным воздухом, который подтекает снизу.
Возникает восходящий поток. Скорость этого потока над свечой - 1-2 метра в секунду.
Теперь про пепел. Да, пепел тяжелее воздуха. Но он очень легкий и имеет большую площадь поверхности относительно массы. Аэродинамическое сопротивление (сила, с которой поток воздуха толкает частицу) пропорционально площади. А сила тяжести пропорциональна массе.
Для крупинки пепла размером 0.5-1 мм сила восходящего потока в несколько раз превышает силу тяжести. Вот он и летит вверх. Когда поток ослабевает на расстоянии от пламени, пепел замедляется и начинает падать. Поэтому ты видишь, как частички сначала взлетают, а потом плавно оседают в стороне.
Если совсем на пальцах: представь что ты стоишь по пояс в реке с быстрым течением и держишь в руке листик. Листик тяжелее воды? Да. Но течение все равно вырвет его из рук и унесет.
Над свечой точно такая же "река", только из горячего воздуха, направленная вверх. Пепел - это листик в этой реке.
Горячий воздух поднимается. Пепел легкий. Его уносит потоком. Все.
Кстати интересный факт: в невесомости на МКС свеча горит совсем по другому. Нет конвекции (нет "верха" и "низа"), горячий воздух не поднимается, и пламя принимает форму шара. Пепел тоже никуда не летит, а зависает на месте. НАСА проводили такой эксперимент.
Так что ты правильно интуитивно почувствовал что гравитация тут причем. Без гравитации не было бы разницы плотностей воздуха, не было бы конвекции, и пепел бы не летел.
По тому же принципу работают воздушные шары, кстати. Нагреваешь воздух внутри, он становится легче окружающего, шар поднимается. Пепел над свечкой - это микроскопический воздушный шар без оболочки. Частица настолько маленькая что ей хватает энергии восходящего потока чтобы преодолеть гравитацию.
Ааа, закон Архимеда в газах, вот это я пропустил в школе)) Спасибо, теперь понятно