Физика для чайников. Зонтик и сепаратор

Из книги Л.Я.Гальперштейна «Забавная физика»:

«Раскрой зонтик, упри его концом в пол и раскрути. Внутрь зонтика брось мячик. Пусть покатается на карусели! Но мячик не хочет кататься. Он ползёт вверх, к краю зонтика. При сильном вращении он вылетает на пол. Ты уже знаешь почему. Мячик стремится двигаться прямо, он “не хочет” заворачивать.
Интересно, что на этом же явлении основано действие сепаратора для молока. (Латинское слово «сепаратор» означает «отделитель»). И он действительно очень хорошо отделяет от молока жирные сливки.
Впрочем, ты лучше поймёшь действие сепаратора, если сделаешь сначала один опыт. Для него придётся изготовить специальное вращательное устройство. Не пугайся, оно не слишком сложное. Возьми крепкую палку длиной 15 – 20 см и у её концов прорежь неглубокие канавки. В этих местах  прочно привяжи шнурки длиной 40 см каждый. Вот и всё устройство.
Теперь подбери целый, непротекающий пакет из полиэтилена и наполни его на одну четверть керосином и примерно ещё на одну четверть подкрашенной водой. Подкрасить можно чернилами или синькой. Прочно завяжи пакет и привяжи его к середине палки. Более весомая (плотная) вода соберётся на дне пакета, а лёгкий керосин будет плавать сверху. Если керосина не достанешь, можно взять растительное или жидкое машинное масло.
Сам опыт лучше делать во дворе. Ведь полиэтиленовый пакет может прорваться, и из него ударит струя подкрашенной воды и керосина. Лучше, если это случится не в комнате!
Закрути шнурки и сильно потяни их концы в разные стороны. Палка и привязанный к ней пакет начнут вращаться всё быстрее, быстрее… Смотри, жидкости в пакете переместились! Вода распределилась по окружности, а керосин собрался в середине. Почему?
Ты уже знаешь, что инерция зависит от веса. А вес зависит от плотности. Вода плотнее керосина. Иными словами, каждая капля воды имеет больший вес, чем такая же капля керосина. Поэтому на воду инерция действует сильнее. Вот вода и отбрасывается к окружности пакета, вытесняя более лёгкий керосин в середину.
Сделанное тобой вращательное устройство сохрани, оно пригодится для других опытов. А теперь вернёмся к сепаратору.
Ты, конечно, знаешь, что в молоке есть жир. Он не смешивается с водянистой частью молока, он плавает в ней в виде крошечных капелек, которые можно увидеть только в микроскоп. Если дать молоку спокойно постоять несколько часов, более лёгкие капельки жира постепенно всплывут и соберутся в верхней части посуды. Если из этой верхней части жидкость слить, получим уже не молоко, а сливки. В них больше жира, чем в молоке. А внизу останется молоко тощее, или обрат.
Но на больших молочно-товарных фермах и на молочных заводах нужно перерабатывать слишком много молока. Вот тут и нужен сепаратор. Это сосуд, который вращается очень быстро. Сосуд похож на бочонок. Под действием инерции молоко отбрасывается к его стенкам. Вспомни, как в опыте с вращающейся консервной банкой струйка воды била вбок.
Вода – плотная часть молока. Поэтому она прижимается к стенкам сильнее, чем более лёгкий жир. Вода выжимает, вытесняет жир к середине бочонка. И там, в середине, собираются сливки, а на окружности – обрат.
Сепаратор устроен так, что молоко можно всё время подливать, не останавливая вращения. А сливки и обрат всё время вытекают по особым трубкам. Сливок получается меньше, их желтоватая струйка гораздо тоньше на вид. А голубоватый обрат льётся толстой струёй.
Есть ещё большие сепараторы, в которых делают сливочное масло. Из них уходит только обрат, а сливки не сливают. Они вращаются в сепараторе до тех пор, пока все крошечные жиринки не слипнутся в масляный ком. только тогда заканчивается работа. Готовое масло вынимают из сепаратора, промывают и прессуют.

Ещё два опыта с вращением
С вращательным устройством, оставшимся от опыта с сепаратором, можно сделать ещё два опыта. Только устройство нужно будет немного усовершенствовать, привязав к середине палки достаточно весомый груз, например половину кирпича. Подбери такое положение груза, при котором он не будет «бить», то есть раскачивать устройство по кругу.
Для первого опыта вырежь из картона кружок диаметром 10 см и проткни в нём дырочку возле края. За эту дырочку привяжи кружок ниткой под серединой кирпича. Естественно, что кружок повиснет, плоскость его займёт вертикальное положение. Но когда ты раскрутишь устройство, кружок начнёт «вилять» и постепенно ляжет горизонтально.
Для второго опыта нужно нанизать одинаковые бусины на нитку длиной 30–35 см и связать эту нитку в кольцо. Подвесь бусы под кирпичом. Когда устройство раскрутится – бусы расправятся в виде окружности и займут горизонтальное положение. Нитка же, крепящая их к кирпичу, изогнётся точно так же, как изгибалась нитка, крепящая картонный кружок.
Они ведут себя так потому, что при горизонтальном положении наибольшая часть их инерционного веса удалена от оси, вокруг которой происходит вращение.»



Уважаемый читатель!

А теперь эти простые опыты распространим на вращение Земли вокруг своей оси.
Около 70,9 % площади поверхности Земли занимает вода, площадь суши ~ 29,1%. С одной стороны, на земную кору (её состав, кому интересно,  можно найти в разных справочно-информационных источниках) оказывает влияние атмосферное давление, прижимающее все тела и предметы к поверхности Земли. С другой стороны, вращение Земли вокруг своей оси развивает изнутри инерционное давление, сепарируя вещества по плотности и образуя так называемую земную кору, в зависимости от скорости вращения Земли. То есть, вращающаяся Земля – это своего рода «сепаратор» для разделения жидких веществ и внутренних структур. Ближе к экватору скорость вращения поверхности планеты больше, а по оси вращения почти нулевая. Естественно полагать, что более плотные вещества сосредотачиваются в местах, где больше инерционного веса удалено от оси, а внутри, в центре и по самой оси, распределяются менее плотные вещества, чем вода. Опираясь на только что описанные результаты опытов нам легко заключить, что внутри Земли и на полюсах – более лёгкие вещества, чем на всей остальной земной поверхности!

Отсюда, догадка о том, что внутри Земли не может быть жидких металлов, таких как железоникелевый сплав с примесью других более плотных элементов, нежели вода, полностью подтверждается. Наиболее вероятным веществом внутри Земли является лёд, а также другие более лёгкие производные воды, – кислород и азот.

Более подробно смотрите в моём раннем рассказе, переходя по ссылке:
http://proza.ru/2025/03/17/1811 - Заглянем внутрь Земли.