Почему у пингвинов не мерзнут лапы? И еще 114 вопросов, которые поставят в тупик любого ученого

«Здесь, в Зимбабве, молоко продается в пластиковых пакетах. Большинство покупателей срезает уголок пакета, чтобы вылить молоко. Я заметил, что под давлением молоко вытекает из пакета спиралевидной струйкой. Так же ведут себя и другие жидкости. Какая сила заставляет изгибаться спиралью свободно падающую струйку? Я обратил внимание: чем меньше отверстие в пакете, тем больше витков у молочной спирали».

Дэвид Уайт

Чинои, Зимбабве

Спиральный эффект, который вы наблюдали, – лишь часть водоворота, возникающего в пакете при вытекании молока. Сила, которая заставляет молоко виться спиралью, называется кориолисовой. Она создает все вихревое вращение, какое можно увидеть. Такой же эффект возникает в картонных молочных пакетах и бутылках, но он менее заметен из-за формы поперечного сечения отверстий.

Когда молоко под давлением вытекает из пакета, а мы сжимаем пакет, тем самым мы увеличиваем скорость течения жидкости. При этом растет кориолисова сила, которая пропорциональна скорости объекта во вращающейся инерциальной системе координат, а также пропорциональна угловой скорости системы и расстоянию от объекта до оси вращения. Так возникает тугая спираль. По сути дела, молоко завинчивается под давлением.

Джон Лентон

Кордоба, Аргентина

Скручивание струйки молока, вытекающего из пакета, зависит в первую очередь от формы отверстия (обычно длинного и узкого), разницы давления на молоко с обеих сторон отверстия, силы поверхностного натяжения между молоком и стенкой пакета. Но кориолисова сила, на которую ссылался автор предыдущего ответа, тут ни при чем.

Кориолисова сила действительно существует. Поскольку Земля вращается, в жидкости, текущей по поверхности Земли, возникает кориолисово ускорение, перпендикулярное направлению скорости. В Северном полушарии кориолисово ускорение заставляет зоны низкого давления, ураганы, вращаться против часовой стрелки. Но в Южном полушарии тайфуны закручены по часовой стрелке из-за смены направления кориолисова ускорения.

Этот масштабный метеорологический эффект позволяет сделать вывод, что крошечный водоворот, возникающий в ванной, из которой выдернули пробку, к северу от экватора вращается в одну сторону, а к югу от экватора – в другую. Но это неверно. Кориолисова сила слишком мала, чтобы определять направление вращения водоворота в ванной и скручивания струйки молока, вытекающей из пакета.

Проявления этой силы можно заметить в воде только в условиях регулируемого эксперимента – например, в симметричной емкости с низким трением в случае жесткого контроля термических потоков, после того как вода день или более постояла в емкости и затихли все остаточные колебания, вызванные наполнением.

Реймонд Холл

По электронной почте, без обратного адреса

Ответ на вопрос не совсем корректен. Действительно, спираль вытекающего молока – частица водоворота, образующегося внутри пакета, но автор ответа ошибся, полагая, что сам водоворот возникает из-за эффекта Кориолиса.

На самом деле причина – «эффект фигуриста». Любое воздействие на пакет с молоком приводит содержащуюся в нем жидкость в движение в том или ином направлении. Когда жидкость вытекает через отверстие, в ней сохраняется угловой момент. Это значит, что струйка небольшого диаметра вращается быстрее – так фигуристы ускоряют вращение, прижимая руки к телу. Вот почему молочная спираль, вытекающая из маленьких отверстий, скручена сильнее.

Соня Легг

Калифорния, США

Целься! Лей!

«Когда я открываю картонный пакет молока, мне приходится быстро наклонять его, чтобы наполнить стакан. Если наклонять пакет слишком медленно, молоко вытечет из пакета, получится лужа. Так же обстоит дело с апельсиновым соком и другими жидкостями. Почему при медленном наливании струйка течет по пакету?»

Том Хан

Брэдфорд, Западный Йоркшир, Великобритания