Пылевые вихри.
 341. Почему в пустынях и других местах, где много пыли или песка, часто возникают пылевые вихри? Вверх или вниз движется воздух внутри вихрей? Имеют ли вихри, подобно циклонам, какое-то предпочтительное направление вращения? Каким образом незаметные на первый взгляд локальные изменения в движении воздуха могут вызвать вихри (например, суслик, бегущий по пустыне, оставляет за собой след из песчаных вихрей)? Почему почти всякий пылевой вихрь держится не более трех-четырех минут? Исчезает ли он в результате турбулентности или из-за того, что теряет источник энергии? Почему, наконец, по своей форме (рис.) пылевой вихрь скорее похож на песочные часы, чем на обычный смерч?

Вихрь в чашке кофе.
 340. Осторожно покрутите ложечкой в чашке горячего кофе, так чтобы кофе начал равномерно вращаться. Теперь аккуратно тонкой струйкой вливайте холодное молоко в центр чашки, и вы увидите, что там образуется небольшой вихрь, возможно, вы заметите и небольшое углубление в его середине. Если же вливать в кофе горячее молоко, то вихря не будет. Почему вихрь возникает в первом случае?

 Ответ:

Торнадо и водяные смерчи.
 338. Верно ли, что торнадо и водяные смерчи, подобно циклонам, всегда вращаются в определенном направлении? Что делает видимыми эти вихревые потоки? Как движется вода в водяных смерчах − вверх или вниз? Почему воронка торнадо порой перескакивает с места на место? Притягиваются или отталкиваются находящиеся близко друг от друга смерчи? Почему, наконец, некоторые смерчи оказываются «двойными», как если бы они состояли из двух концентрических слоев?

 Ответ:

Вращение воды в воронке в ванной в северном и южном полушарии.
 337. Правда ли, что в Северном полушарии воронка, которая образуется в воде, вытекающей через сливное отверстие в дне ванны, закручивается против часовой стрелки, а в Южном − по часовой. Если в разных полушариях вода закручивается в воронках в разные стороны, то не значит ли это, что на экваторе вода, вытекая из ванны, вообще не вращается?

 Ответ:

Чернильные колечки Тэйлора.
 336. Если капнуть чернил в стакан с водой, то наверху образуется подкрашенный слой толщиной примерно в полсантиметра. Но если стакан с водой соосно укрепить на вращающемся диске проигрывателя и капнуть в воду чернила чуть в стороне от оси стакана, то чернила будут тонкой ленточкой по спирали навиваться вокруг оси. Почему чернила удерживаются в тонком слое? Что мешает их перемешиванию с водой?

 Ответ:

Поведение шарика во вращающемся потоке воды.
 335. Небольшой полый шарик частично заполните водой так, чтобы его плотность достигла такой величины, при которой шарик всплывает с глубины 10 см примерно за 2 с. Если поставить стакан с водой на диск проигрывателя (рис.) и заставить шарик всплывать по оси стакана, то время всплытия, казалось бы, должно остаться прежним. Однако обнаружилось, что при скорости вращения 33^1/3 об/мин шарик всплывает с глубины 10 см уже примерно за 30 с. Чем обусловлена разница во времени всплытия и почему она столь велика?

 Ответ:

• Предыдущая задача

 34. Почему на киноэкране спицы в колесе движутся в обратную сторону относительно движения кареты? Как это можно объяснить с точки зрения физики?

 Решение.
 Это явление наблюдается, если частота смены кадров киноленты близка к частоте вращения колес автомобиля, но несколько больше ее: тогда за время смены кадров колесо успевает сделать несколько меньше полного оборота.
Например, в случае, изображенном на рис.,

• Предыдущий вопрос

Своенравные «кельты».
 150. Некоторые найденные в Англии каменные орудия первобытных людей ведут себя странно, когда их запускают волчком. Эти камни, называемые «кельтами», имеют
эллиптическую форму.

 Если закрутить их вокруг вертикальной оси, то одни крутятся нормально, другие же − всегда только в одном направлении. Когда эти своенравные камни пытаются закрутить в противоположном направлении, они останавливаются, покачиваются в течение нескольких секунд, а затем начинают
вращаться в свою излюбленную сторону. Причем некоторые камни крутятся всегда в одну сторону, а другие − в другую.

• Предыдущий вопрос

Закрученное яйцо.
 149. Всем известно, как можно без труда отличить вареное яйцо от сырого: их нужно закрутить на столе. Вареное яйцо будет вращаться «стоя», сырое − нет. Почему? Есть и другой способ различить вареное и сырое яйца; нужно запустить яйцо волчком, потом притормозить его пальцем и снова отпустить. Вареное яйцо
остановится, а сырое продолжит вращение. Почему?

 Ответ:

• Предыдущий вопрос

Игрушка «Диаболо».
 148. Старинная игрушка «диаболо» представляет собой катушку в виде двойного конуса, которую раскручивают ниткой, обоими концами привязанной к палочкам (рис.).

 Раскручивают «диаболо» так: опускают правую руку вниз, затем плавно поднимают ее вверх − «диаболо» начинает крутиться. Итак, руку резко опускают и плавно поднимают до тех пор, пока катушка хорошенько не раскрутится.

• Предыдущий вопрос

«Характеры» волчков.
 147. Почему вращающийся волчок не падает? Можно ли объяснить это только с точки зрения сил, не рассматривая моменты?
 Сила тяжести стремится повалить волчок − значит, на него должна действовать еще какая-то сила, направленная вверх. Чем она обусловлена?
 Как объяснить различные «характеры» волчков? Одни крутятся спокойно, другие прецессируют (рис.)

как безумные. Одни всегда крутятся ровно, другие, прежде чем перейти к устойчивому вращению, качаются.
Вращение одних затухает плавно, равномерно, другие резко останавливаются. Как объяснить это разнообразие «темпераментов» волчков?

• Предыдущий вопрос

 133. Бумеранги. Возвращающийся бумеранг сконструирован так, что, когда его бросают на большое расстояние, он возвращается обратно к тому, кто его бросил. Австралийские аборигены бросают бумеранг на 100 м, заставляя его при этом подниматься вверх примерно на 50 м и совершать в воздухе до пяти кругов. Невозвращающийся бумеранг, более удобный для охоты, летит обычно на расстояние до 200 м.

• Предыдущий вопрос

 132. Физика и балет на льду. Балерина на льду − вот прекрасный пример, иллюстрирующий закон сохранения момента импульса. Когда балерина прижимает руки к телу, ее вращение ускоряется именно благодаря сохранению момента импульса (внешние моменты сил при этом отсутствуют). Это, конечно, так, но как объяснить такое явление с точки зрения сил, действующих на балерину, − ведь нам гораздо легче оперировать с силами, чем с моментами импульса. Какая же сила ускоряет вращение балерины?

 Ответ.
 Скорость вращения возрастает под действием кориолисовой силы (см. задачу).

• Предыдущий вопрос

 131. Эрозия речных берегов. Почему у рек Северного полушария правый берег подвергается в среднем большей эрозии, чем левый?

 Решение.
 Кориолисова сила (см. задачу) вызывает небольшое отклонение реки: в северном полушарии вправо, а в южном − влево. Считается, что этим отклонением вызвана и повышенная эрозия соответствующих берегов.
 Ответ на этот вопрос был дан еще в 1857 году российским ученым Карлом Максимовичем Бэром. На массу m, движущуюся в точке А со скоростью v по меридиану к северу, будет действовать сила Кориолиса, определяемая соотношением

F_к = 2m(v×ω),

Районный тур. Декабрь 2010 г. 11 класс
 Задача 1. Вращающаяся палочка.
 По гладкой горизонтальной поверхности, вращаясь, скользит со скоростью v = 10 см/с палочка длиной l = 10 см. При какой угловой скорости вращения палочка ударится о вертикальную стену плашмя, если на расстоянии L = 50 см от стены палочка была параллельна стене? Сколько оборотов она сможет за это время сделать?

 Решение.
 Время, за которое центр палочки пройдет расстояние L до стены

t = L/v.
 Чтобы палочка ударилась о стену плашмя, необходимо, чтобы за это время она совершила целое число полуоборотов вокруг оси вращения.
Следовательно,
ωt = n•π