Причем здесь Кориолис?

[Хартиков Сергей]

     В одной из тем недавно встретилось следующее сообщение: "Совсем на днях была передача типа Вокруг света, но по радио. Человек рассказывал о своих путешествиях. В частности в Эквадоре, в городе - не помню, туристам демонстрируют раковину на колесах, которую катают через экватор и вода закручивается по разному, а на самом экваторе течет без закручивания."

     Хотя этот вопрос давно обсуждался в "Науке и жизнь", давайте попробуем разобраться, может ли сила Кориолиса иметь к этому какое-то отношение.

     Мои соображения. Мне представляются возможными следующие два варианта применения силы Кориолиса:

     1. В горизонтальном сосуде вода от краев стекается к центру - к сливному отверстию. Сила Кориолиса будет действовать или по часовой стрелке или против (в зависимости от того, с какой стороны экватора мы находимся). Рассмотрим не саму силу Кориолиса, а ускорение Кориолиса, чтобы затем сравнить его с "g":   2 [v x W], где v - линейная скорость воды к отверстию, а W - угловая скорость вращения Земли (произведение - векторное). Нас интересует только горизонтальная составляющая, поэтому от W мы берем только вертикальную - то есть W sin(a), где "a" - угол отклонения от экватора. При малых углах синус заменяем самим углом: пусть сосуд таскают на 1 км от экватора в обе стороны, тогда угол в радианах около 3.14/20000, т.е около 1/6000. Далее, в сутках 86400 секунд, поэтому W = 2 * 3.14 / 86400 - около 1/13000. Скорость v выберем 1 м/с. Итак, ускорение 1/40000000 м/с*с - это в 400 миллионов раз меньше "g"! Вряд ли это может повлиять на вращение воды!

     2. Вода стекает по сливному отверстию вертикально (к центру Земли). Здесь горизонтальная составляющая силы Кориолиса будет направлена все время в одну сторону - с обеих сторон от экватора. Никакого вращения не получается. Но мы все же оценим ускорение. Скорость воды v почти препендикулярна W, поэтому из предыдущего решения надо убрать угол "a": получаем ускорение в 60 тысяч раз меньше "g" - тоже мизерная величина.

     Мой вывод: в рассматриваемых случаях сила Кориолиса так мала по сравнению с силой тяжести, что не только на экваторе, но и на полюсах Земли она скроется за эффектами несимметричности сосуда и сливного отверстия.
     Что касается демонстрации "эффекта" в Эквадоре - то это скорее всего что-то из разряда рассохшейся рулетки в рассказе Джека Лондона "Смок и Малыш".

[Mase]

Согласен на несимметрию сосуда и условий.
Т.е. в одной и той же ванне, в отдельно взятой квартире вода будет скорее всего заворачиваться в одну сторону если не придавать начального вращения руками и осторожно вынуть пробку. Поскольку ванна, труба слива и др. достаточно несимметричны, но все же симметрия высока.

Простой глупый эксперимент:
Интересно, можно участников дискуссии попросить собрать такую статистику    - проголосовать, куда у них вода в среднем заворачивается (ну например не в ванне, а в умывальнике с целью экономии воды и времени, за несколько сливов). Скорее всего 9 из 10 сливов будут в одну сторону. Интересно у кого в какую?

Если пробку выдергивать на цепочке/леске вертикально ) и раковина умывальника или на кухне достаточно симметрична, то перед выдергиванием сделайте очень слабове движение воды рукой по или против часовой стрелки, то после выдергивания вода будет сливаться в этом же направлении но очень устойчиво - усилитель!

Можно построить бинарную логику на этом  и сделать раковинный вычислитель.

[george telezhko]

Я думаю, что относительно малая величина силы Кориолиса не помеха ее участию в эффекте.
При выдергивании пробки возникает очень большая конкуренция между молекулами за пролезание вниз: из верхнего слоя огромное количество молекул, одинаково отстоящих от краев отверстия, хотят одновременно пролезть в дырку, а несжимаемость препятствует. Ситуция разрешается малой флюктуацией в горизонтальной плоскости, нарушающей симметрию, и молекулы начинают винтовое движение, в котором все равноотстоящие равноправны.
А направление флюктуации испытывает в большей степени несимметрию открывания, отверстия - и силу Кориолиса, нежели ускорение падения, которое нормально к этой плоскости.

Надеюсь, не напутал в спешке.

[Mase]

Я думаю, что относительно малая величина силы Кориолиса не помеха ее участию в эффекте.
При выдергивании пробки возникает очень большая конкуренция между молекулами за пролезание вниз: из верхнего слоя огромное количество молекул, одинаково отстоящих от краев отверстия, хотят одновременно пролезть в дырку, а несжимаемость препятствует. Ситуция разрешается малой флюктуацией в горизонтальной плоскости, нарушающей симметрию, и молекулы начинают винтовое движение, в котором все равноотстоящие равноправны.
А направление флюктуации испытывает в большей степени несимметрию открывания, отверстия - и силу Кориолиса, нежели ускорение падения, которое нормально к этой плоскости.

Надеюсь, не напутал в спешке.

Хочу оспорить ,
Это все теория, такую величину симметрии нереально получить - реальные пробки тоже несимметричны и потом все же, все определяется не только пробкой.

Джордж, давайте попросим народ набрать статистику. Если у всех будет в одну сторону крутиться (кто живет не в Австралии, Новой Зеландии, в южном полушарии), тогда Вы окажетесь правы.
Обещаю сообщить куда у меня в квартире закручивается на кухне, в ванне и в умывальнике. Некую репрезентативность выборки гарантирую, т.е. раз 10 для умывальника и раза 3 для ванны.

[Хартиков Сергей]

     Цитата Mase: "Интересно, можно участников дискуссии попросить собрать такую статистику    - проголосовать, куда у них вода в среднем заворачивается (ну например не в ванне, а в умывальнике с целью экономии воды и времени, за несколько сливов). Скорее всего 9 из 10 сливов будут в одну сторону. Интересно у кого в какую? "

     Я поставил несколько десятков экспериментов у себя в квартире со следующими результатами (место нахождения - Подмосковье). Я наполнял емкость водой, выдергивал пробку и пускал несколько обрывков бумажек для определения направления вращения.
     Во-первых, когда я не давал воде отстояться, то все происходило так, как правильно заметил Mase: воронка в ванной и на кухне закручивается в ту или другую сторону в зависимости от того, КАК вода наливалась в емкость. Переставив кран в другую сторону, я в обоих случаях заставил воронку вращаться наоборот. Это, конечно, простое следствие закона сохранения импульса - "усилитель" по образному выражению Mase.
     Затем я выжидал время, чтобы начальное слабое вращение воды в емкости успокоилось. Получились следующие результаты:

     1. Умывальник в ванной: вода льется строго вниз, без закручивания.
     2. Ванна: воронка закручивается по часовой стрелке.
     3. Мойка на кухне: воронка закручивается против часовой стрелки.

     Я не согласен с мнением george telezhko, что сила Кориолиса может иметь к этому какое-то отношение (цитата): "А направление флюктуации испытывает в большей степени несимметрию открывания, отверстия - и силу Кориолиса, нежели ускорение падения, которое нормально к этой плоскости."
     Когда шарик скатывается по наклонной плоскости, сила тяжести тоже нормальна по отношению к горизонтали, но сила реакции опоры имеет большую горизонтальную составляющую, которая пропорциональна силе тяжести. Я считаю, что различные несимметричности сосуда приводят к возникновению таких горизонтальных составляющих, которые неизмеримо превосходят силу Колриолиса.

[zverolovlev]

Скорее всего Вы просто не давали воде как следует успокоиться, а несимметричности сосуда здесь не причём.

[Mase]

Обещаю сообщить куда у меня в квартире закручивается на кухне, в ванне и в умывальнике. Некую репрезентативность выборки гарантирую, т.е. раз 10 для умывальника и раза 3 для ванны.

Обещаю сообщить куда у меня в квартире закручивается на кухне, в ванне и в умывальнике. Некую репрезентативность выборки гарантирую, т.е. раз 10 для умывальника и раза 3 для ванны.

На кухне:

7 из 10 случаев - против часовой стрелки
1 случай с малым вращением непонятно куда
2 случая по часовой стрелке

В умывальнике:

6 раз против часовой стреки
2 раза - понять сложно видимо вращение мало
2 раза по часовой стрелке

В самой ванной не проверил, поленился.

Действительно начальное движение воды и положение крана, определяют движение воронки.
Если воду не успокоить - сильно влияет на результат, но воду можно остановить - и тогда несимметрия командует.

В ответ Zverolovlev
Также выдергивание несимметричной пробки придает импульс начальному несимметричному движению воды.
Непонятно "курица" или "яйцо" первыми появились

[Хартиков Сергей]

     Решил посмотреть ссылки в Интернете по этой теме. Наткнулся на обсуждение в форуме (http://forum.ixbt.com/post.cgi?id=print:64:1). Там были даны интересные ссылки. Вкратце:

     1. Точные экперименты в лаборатории МГУ: http://www.imec.msu.ru/print.php?story=05/03/02/1505965 Основная мысль: сила Кориолиса, по идее, должна влиять, но "Воздействие сил Кориолиса приводит к вращению ТОЛЬКО в специальных условиях, не реализующихся обычно в бытовых и технических устройствах."

     2. Статья в журнале "Квант": http://kvant.mccme.ru/pdf/2003/04/43.pdf Основная мысль: "Реальное влияние вращения Земли на направление вращения вихря в ванной оказывается пренебрежимо малым. Причиной "выбора" того или иного направления вращения является асимметрия в конструкции".

     3. На английском: http://www.snopes.com/science/coriolis.htm Здесь утверждается то же, что и в пункте 2.

     4. Статья Сурдина в "Кванте": http://COURIER.com.ru/kvant/kv0303surdin.pdf Здесь автор, с одной стороны, разоблачает "опыты аборигенов" на экваторе (там, кстати, смещения относительно линии (якобы) экватора - всего несколько метров, а не 1 км, как в моем расчете). А с другой стороны, автор утверждает, что в домашних условиях можно увидеть действие силы Кориолиса. По его утверждению, если в ванной было не менее 300 литров воды, то только оставшиеся 2-3 литра продемонстрируют вихрь, закрученный против часовой стрелки (в северном полушарии).

     5. И, наконец, на указанной уже ветке форума http://forum.ixbt.com/post.cgi?id=print:64:1 участники сами ставили эксперименты - с совершенным разнобоем результатов (кстати, многие "сторонники Кориолиса" часто путают направление вращения -своими опытами сами противоречат себе).

[hoarfrost]

В одном из недавних номеров Кванта снова была статья про Кориолисово ускорение.
Решил проделать опыт. Налил полную ванну. Вода отстоялась. Аккуратно вытянул пробку и, как было написано в статье (и согласно моим вычислениям) воронка закрутилась в нужную сторону и только на последних литрах. Но было здорово! Настоящий водоворотик.

А аборигены, судя по всему, действительно жульничают - воронку "куда надо" получал без проблем.

[george telezhko]

Ничего не имею против преобладающей роли асимметрии конструкции и/или процесса открывания по сравнению с силой Кориолиса. Я настаиваю только на том, что она является одной из участниц драмы

[Тать]

george telezhko Я настаиваю только на том, что она является одной из участниц драмы А влияние Луны? Она ж приливы вызывает, перемещает массы воды в миллионы ванн.