Dois balões com mesmo peso e volume são cheios com iguais quantidades de hélio. Um deles é rígido, e o outro é livre para se expandir quando a pressão externa diminuir. Quando forem liberados, qual deles alcançará maior altitude? Explique.

Dá só uma olhada nessa imagem aqui, que mostra como funciona o jogo entre as pressões interna e externa ao balão:

As setinhas de dentro representam a pressão do ar interno, e as de fora representam a pressão atmosférica externa. Agora, têm algumas coisas que você precisa lembrar. Primeiro, lembre-se que a pressão e a densidade do ar do lado de fora ficam menores em maiores altitudes. Segundo, quando a força resultante interna é maior que a externa, o balão se expande. Por último: a força de empuxo é a responsável por fazer o balão ascender, e ela é igual ao peso do volume de fluido deslocado pelo objeto.

Beleza, agora vamos combinar isso tudo e ver o que a gente descobre. Vamos olhar primeiro para o balão rígido: se ele não se expande nem comprime, sempre tem o mesmo volume, e, portanto, sempre desloca a mesma quantidade de fluido, certo? Quer dizer que em elevadas altitudes, o volume de ar deslocado terá menos peso, visto que o ar se torna menos denso. Então, a força de empuxo atuante sobre o balão rígido torna-se cada vez menor conforme ele for subindo, até chegar um ponto em que ela se iguala ao seu peso, aí o balão para de subir.