Вращение сырого и вареного яйца

[ellipse]

Egg-citing physics: Why does one egg spin and the other doesn't?
http://www.youtube.com/watch?v=eDzFvVoD3UM

Из книги Я. Перельмана "Занимательная физика":

Цитата:

Как быть, если нужно, не разбивая скорлупы, определить, сварено яйцо или же оно сырое? Знание механики поможет вам с успехом выйти из этого маленького затруднения.

Дело в том, что яйца вареные и сырые вращаются не одинаковым образом. Этим и можно воспользоваться для разрешения нашей задачи. Испытуемое яйцо кладут на плоскую тарелку и двумя пальцами сообщают ему вращательное движение



Сваренное (особенно вкрутую) яйцо вращается при этом заметно быстрее и дольше сырого. Последнее трудно даже заставить вращаться; между тем круто сваренное яйцо вертится так быстро, что очертания его сливаются для глаз в белый сплющенный эллипсоид и оно может само встать на острый конец.

Причина этих явлений кроется в том, что круто сваренное яйцо вращается как сплошное целое; в сыром же яйце жидкое его содержимое, не сразу получая вращательное движение, задерживает вследствие своей инерции движение твердой оболочки; оно играет роль тормоза.

Вареные и сырые яйца различно относятся также и к остановке вращения. Если к вращающемуся вареному яйцу прикоснуться пальцем, оно останавливается сразу. Сырое же яйцо, остановившись на мгновение, будет после отнятия руки еще немного вращаться. Происходит это опять-таки вследствие инерции: внутренняя жидкая масса в сыром яйце еще продолжает двигаться после того, как твердая оболочка пришла в покой; содержимое же вареного яйца останавливается одновременно с остановкой наружной скорлупы.

Подобные испытания можно производить и иным образом. Обтяните сырое и вареное яйца резиновыми колечками “по меридиану” и подвесьте на двух одинаковых бечевках.



Закрутите обе бечевки одинаковое число раз и отпустите. Сразу обнаружится различие между вареным и сырым яйцом. Вареное, придя в начальное положение, начнет по инерции закручивать нить в обратную сторону, затем снова раскрутит ее, — и так несколько раз, постепенно уменьшая число оборотов. Сырое же яйцо повернется раз, другой и остановится задолго до того, как успокоится крутое яйцо: движения тормозятся жидким содержимым.

Интуитивно понятно, но как это описать строго в терминах механики? Что происходит с моментом импульса, энергией? Какую роль играет овальная форма горизонтального сечения яйца, ведь из-за этого слои жидкости будут вращаться не слоями, а хаотично. Какую роль играет сила вязкого трения? Что будет, если яйцо наполнить абсолютно невязкой жидкость?

[iifat]

Эк чего захотели. Неоднородное сырое яйцо, да ещё и овальной формы.
Проиллюстрировать более точно — можно, наверное. Ну, возьмите два шарика, соединённых невесомой спицей. Резко сместите один из них на пару сантиметров в сторону (для простоты — вдоль спицы) и остановите.
А теперь то ж самое, но соедините шарики упругой пружиной.

ellipse в сообщении #1021908 писал(а):

Что будет, если яйцо наполнить абсолютно невязкой жидкостью?

Дык возьмите такое яйцо. Шарик для настольного тенниса, например. Или аккуратно проковыряйте дырочку в настоящем яйце и вылейте содержимое. И поэкспериментируйте.

[Amw]

ellipse в сообщении #1021908 писал(а):

Интуитивно понятно, но как это описать строго в терминах механики? Что происходит с моментом импульса, энергией? Какую роль играет овальная форма горизонтального сечения яйца, ведь из-за этого слои жидкости будут вращаться не слоями, а хаотично. Какую роль играет сила вязкого трения?

Овальность яйца роли не играет. Возьмите шарик настольного тенниса и наполните его водой. Пустой шарик (или такой же шарик наполненный жидким воском с последующим застыванием, или просто деревянный ) будет вести себя как вареное яйцо, а шарик с водой - как сырое.
Суть в том, что мы одинаково рукой поворачиваем любой шарик на, допустим, 90° за 0.1 сек. В сыром яйце (или шарике с водой) поворачивается только скорлупа (почти), а в вареном вся масса. Дальше всё, надеюсь, понятно.

[ellipse]

Amw в сообщении #1021979 писал(а):

Овальность яйца роли не играет.

Если взять кастрюлю с водой в форме круглого цилиндра и кастрюлю в форме эллиптического цилиндра. В первом случае при вращении вокруг вертикальной оси вода будет почти неподвижной, а во втором нет.

[Munin]

ellipse в сообщении #1022050 писал(а):

Возможно, крутануть вареное яйцо труднее, чем сырое, т.к. в сыром скорость получает только легкая скорлупа, то есть вареному яйцу больше энергии сообщается при прочих равных.

Энергия для кручения не сильно заметна, так как яйцо лёгкое. А вот что заметно, так это скорость. Возьмите за основу расчёта, что человек может крутануть пальцами яйцо (скорлупу) не более чем на $\pi,$ причём время на это тратит не меньше $\Delta t$ (порядка долей секунды).