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. Также 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

Чиной, 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