Принцип работы волчка игрушки
Обновлено: 16.05.2024
Юла, или детский волчок, — весьма увлекательная игрушка.
В течение многих веков волчок не находил себе практического применения. Сейчас волчки специальной конструкции (гироскопы) являются важнейшей частью ряда приборов авиации, флота, артиллерии.
Важнейшая роль в разработке теории и практики применения гироскопа принадлежит русским ученым — С. Ковалевской, Н. Жуковскому, А. Крылову, С. Чаплыгину и другим.
Волчки могут быть совсем не похожими друг на друга. Однако все они обладают, как установлено из опыта, важными свойствами.
Попробуйте волчок установить вертикально. Это вам не удастся, — он сразу же упадет набок.
А придайте волчку самое быстрое вращение — и он становится устойчивым. Даже удары и щелчки не свалят вращающийся волчок. Как только вращение прекращается, — устойчивость нарушается.
Вот это и есть одно из основных свойств волчка. Ось быстро вращающегося волчка устойчива и почти неподвижна в пространстве.
Проделайте еще один опыт, подтверждающий постоянство оси вращения волчка.
Вырежьте из жести или картона кружок диаметром в 150—200 мм. В центре кружка сделайте маленькое отверстие. Проденьте в отверстие веревку и завяжите на продетом конце узелок, для того, чтобы веревка не выскочила из отверстия. Другой конец веревки закрепите так, чтобы можно было раскачивать кружок наподобие маятника стенных часов. Раскачайте получившийся маятник. Кружок при размахе веревки будет болтаться как попало. Попробуйте перед раскачиванием маятника сильно раскрутить кружок вокруг веревки, — и вы увидите, что перемещение кружка будет теперь другим. Его ось сохранит постоянство направления.
Свойства вращающегося волчка можно увидеть на опытах с велосипедным колесом. Переднее колесо велосипеда тоже представляет собой подобие волчка.
Возьмите колесо обеими руками за концы оси и, сильно раскрутив его, попробуйте опустить или поднять один из концов оси. Колесо будет сопротивляться этому и как бы стремиться вырваться из рук (рис. а).
Повесьте вращающееся велосипедное колесо за один конец оси на веревке. К вашему удивлению, окажется, что второй конец оси, при достаточно быстром вращении, не опустится под действием силы тяжести, а будет вращаться в горизонтальной плоскости (рис. б).
Вы, наверно, замечали, что, когда волчок запущен в наклонном положении, он старается выровняться, принять вертикальное положение. Его ось при этом описывает конусообразные движения. Это происходит оттого, что на волчок действует ряд сил: трение о стол, сопротивление воздуха, собственный вес. Все они стремятся его повалить. Им-то и сопротивляется вращающийся волчок.
Земной шар можно сравнить с гигантским волчком, вращающимся вокруг воображаемой оси, проходящей через его полюсы.
Снаряды и пули устойчивы в полете, потому что получают быстрое вращение в винтовой части ствола орудия или винтовки.
Свойство вращающегося волчка сохранять постоянство направления оси, сопротивление любому усилию изменить это направление и другие свойства человек сумел применить в ряде полезных приборов. Такие волчки, или гироскопы, получают вращение от электромотора и управляют сложными приборами. Размеры их тоже весьма большие. Гироскоп, успокоитель качки, для крейсера имеет диаметр в 4 м, вес — свыше 75 тонн и вращается со скоростью 800 оборотов в минуту. И это еще сравнительно небольшой гироскоп. На больших кораблях применяются более крупные.
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
Курс повышения квалификации
Смешанное обучение
Курс повышения квалификации
Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС
Курс повышения квалификации
Особенности подготовки к сдаче ОГЭ по физике в условиях реализации ФГОС ООО
«Домашнее обучение. Лайфхаки для родителей»
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Описание презентации по отдельным слайдам:
Магаданское государственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Строительно –технический лицей»
Тема проекта «Волчок – изобретение человечества. »
Цели проекта 1. Знакомство с историей игрушки волчок разных народов мира. 2. Раскрыть принцип действия игрушки с физической точки зрения. 3. Выяснить природу этого явления. 4. Механизм Юлы 5. Область применения закона сохранения момента количества движения. 6. Продукт-коллаж.
История Волчка Волчок - это незамысловатая с виду игрушка, которой развлекались дети всех времен и народов. Но она обладает целым рядом удивительных и на первый взгляд необъяснимых свойств! Ж.Б.Шарден. Мальчик с волчком. 18 век.
. Кроме обычного волчка существует ещё его усложнённый вариант - юла, которая имеет механизм для раскручивания. "Поведение волчка в высшей степени удивительно! Если он не вертится, то сразу опрокидывается, и его не удержать в равновесии на кончике. Но это совершенно другой предмет, когда он кружится: он не только не падает, но и проявляет сопротивление, когда его толкают, и даже принимает все более и более вертикальное положение." - так говорил о волчке известный английский ученый Дж. Перри.
Японские волчки Волчки были привезены в Японию из Китая и Кореи около 1200 лет назад. Волчок составляет одну из любимейших игр в Японии." Некоторые сделаны очень искусно: они спускаются с горы, танцуют на канате, разлетаются в куски, которые продолжают вертеться." В настоящее время в Японии насчитывается около тысячи разных видов волчков , формы которых могут быть самыми различными - от обыкновенных вертящихся волчков до изделий сложной, причудливой формы. Их размеры колеблются от 0,5 мм до 90 см. В зависимости от того, как они приводятся в движение, различают вертящиеся, трущиеся, управляемые нитью и бросаемые волчки. Некоторые из них во время раскручивания жужжат
Волчок из Греции Этот детский волчок родом из Греции. Внутри он пустой, а на боку есть дырочка - – когда крутится, то воет, как волк в лесу.
Тромпо — популярная в Латинской Америке игрушка, волчок грушевидной формы, обычно изготавливаемый из древесины. Наконечник, на котором вращается тромпо, часто изготавливают из стали. Запускают игрушку обычно вращением шнура, обёрнутого вокруг неё. В Испании эта игрушка известна под названием пеон, в ряде стран Южной Америки — как рунчо. В Мексике, Колумбии и Перу, тромпо настолько популярен, что даже проводятся чемпионаты по его запуску.
Волчки острова Пинанг Малазийский остров Пинанг. Традиционная для этих мест забава — волчок . Малайцы могут часами сидеть и завороженно наблюдать за тем, как он вращается вокруг своей оси. Однако, требуется немалое умение, чтобы правильно раскрутить этот тяжелый маховик, ведь их вес может достигать нескольких килограммов
Зимняя народная игра в волчок в России Чтобы привести волчок в движение, его ставили на ладонь левой руки, указательным пальцем правой руки быстро раскручивали вправо и во вращающемся положении бросали на лёд. Затем его гоняли небольшим кнутом. Устраивались состязания: чей волчок, вращаясь, дольше простоит, чей дольше прокрутится по непротоптанному снегу, кто дальше прогонит свой волчок одним ударом кнута , у кого он перепрыгнет через канаву, или через бревно и т. д.
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Курс повышения квалификации
Методика работы с информационными ресурсами глобальных и национальных сетевых поисковых сервисов библиотек и информационно-библиотечных центров в условиях реализации ФГОС
Курс профессиональной переподготовки
Руководство электронной службой архивов, библиотек и информационно-библиотечных центров
Курс профессиональной переподготовки
Руководство профильным направлением (проектом) в организации библиотечно-информационной сферы
«Как помочь ребенку адаптироваться в детском саду»
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Описание презентации по отдельным слайдам:
Магаданское государственное автономное профессиональное образовательное учреждение «Строительно –технический лицей»
Устройство и принцип работы волчка
История волчка Волчок - это незамысловатая с виду игрушка, которой развлекались дети всех времен и народов. Но она обладает целым рядом удивительных и на первый взгляд необъяснимых свойств! Ж. Б. Шарден. Мальчик с волчком. 18 век.
Согласно закону инерции, открытому Ньютоном, все тела, находящиеся в движении, стремятся сохранить направление движения и величину скорости. Соответственно, подчиняется этому закону и вращающийся волчок. Сила инерции препятствует падению волчка, пытаясь сохранить первоначальный характер движения. Конечно, сила тяжести пытается свалить волчок, но чем быстрее он вращается, тем труднее преодолеть силу инерции
Толкнём волчок, вращающийся против часовой стрелки в направлении, показанном на рисунке. Под воздействием приложенной силы он наклонится влево. Точка А при этом двигается вниз, а точка В вверх. Обе точки согласно закону инерции окажут сопротивление толчку, пытаясь вернуться в исходное положение. В результате возникнет прецессионная сила, направленная перпендикулярно направлению толчка. Волчок отвернёт влево под углом 90о по отношению к приложенной к нему силе. Если вращение происходило бы по часовой стрелке, он отвернул бы вправо под таким же углом
Если попытаться толкнуть вращающийся волчок, он качнётся и снова примет вертикальное положение. Более того, если его подбросить, то его ось всё равно сохранит своё направление. Это свойство волчка используется в технике. На основе волчка созданы и гироскопические стабилизаторы. Быстро вращающийся диск препятствует изменению оси вращения, «гасит» качку на кораблях. Такие стабилизаторы используются также в вертолётах для стабилизации их равновесия по вертикали и горизонтали. Гироскоп стал важнейшим элементом навигационных систем самолетов и морских судов. В авиации применяется прибор, который называется авиагоризонт. Это гироскопический прибор, с помощью которого определяют углы крена и тангажа
Юла содержит механизм, в котором для раскручивания используется винтообразный осевой стержень. Во время испускания этого стержня вниз осуществляется винтовая передача. Винтовая передача – механическая передача, преобразующая вращательное движении в поступательное или наоборот.
У волчка есть «родственники». Это велосипед и винтовочная пуля. На первый взгляд они абсолютно разные. Что же их объединяет? Каждое из колёс велосипеда можно рассматривать как волчок. Если колёса неподвижны, велосипед валится на бок. А если они катятся, то и он сохраняет равновесие. А пуля, выпущенная из винтовки, также вертится в полёте, как и волчок. Она ведёт себя так, потому что в стволе винтовки сделаны винтовые нарезы. Проносясь по ним, пуля получает вращательное движение. И в воздухе она сохраняет то же положение, что и в стволе, острым концом вперёд. Точно так же вращаются и пушечные снаряды.
Прообразом волчка является пластина конусообразной формы из рога или кости. Такие «игрушки» археологи довольно часто встречают при раскопках стоянок первобытных людей. Эта игрушка давно отпраздновала 100-летний юбилей, в нее играют дети с давних времен и она уже считается классической игрушкой для самых маленьких. Конечно, это волчок или юла. Где именно появились первые волчки неизвестно. Но доподлинно установлено, что играли в них на всех континентах. В Австралии в те далекие времена волчок представлял собой длинный плоский кусок дерева с привязанной веревкой к одному из его концов. Он считался магическим, благодаря нанесенным на него заклинаниям и рисункам. В древней Японии волчки были неотъемлемым атрибутом актеров и фокусников, которые показывали с их помощью завораживающие иллюзионные шоу, пользующиеся огромной популярностью на протяжении длительного времени. В Африке волчки применялись также как веретено для пряжи и розжига огня. А в Древней Греции с волчками игрались не только дети, но и взрослые, организуя целые турниры. О чем говорят найденные археологами манускрипты. Во времена Средневековья волчок был сделан из дерева и имел примитивную форму и и раскручивался двумя ладонями. Это могло быть простое яблоко или груша, нанизанная на прут, или обыкновенный желудь, в редких случаях – морская раковина, наполненная воском для равновесия. Но с течением времени форма волчков усложнялась, мастера придумывали новые оригинальные решения, как сделать изделие интересней, эстетичней и практичней.
Переломным моментом стал 1880 год, когда однажды талантливый и предприимчивый немецкий игрушечный мастер Лоренцо Больц решил создать юлу для маленьких детей, чтобы она была и интересна для них, и безопасна. Он придумал вставить механизм с гайкой – вращающуюся ручку, который позволял ей крутиться без раскручивания, ведь маленькие детки не могли еще выполнять этих действий. Игрушка сразу же была запатентована. Но совершенствование игрушки продолжалось. Вскоре ученик Лоренцо –Питер Больц наделил волчок голосом. Он придумал проделать небольшие отверстия в игрушке, через которые бы проходил воздух и во время кружения издавал жужжащий звук. И уже в 1937 году игрушка могла проигрывать несложные детские мелодии. Так на свет появился музыкальный волчок, который сразу заслужил успех у детской аудитории. В Советском Союзе юла появилась на прилавках игрушечных магазинов лишь в 1960-е годы.
Описание игрушки
Волчок, или юла – это игрушка, вращающаяся вокруг своей оси, при этом сохраняющая опору и удерживающаяся в вертикальном положении. При уменьшении скорости вращения угол наклона уменьшается, и, в конце концов, при полной остановке он падает. Прообразом волчка является пластина конусообразной формы из рога или кости. Юла – это игрушка, которая во время вращения сохраняет устойчивость на одной точке опоры. Для малышей существуют модели, которые заводятся простым нажатием на кнопку. Это может сделать сам малыш или его родители, а ребенок с удовольствием будет наблюдать за вращающимся волчком. Есть классические модели юлы, изготовленные из пластика, дерева или металла. Некоторые модели при вращении издают шуршащий звук, если внутри волчка находятся много ярких фигурок или шариков, или даже играют простую мелодию. Знакомить детей с юлой лучше пораньше, где-то с шести месяцев. Пусть ребенок потрогает ее, повертит в руках и посмотрит, как родители делают так, что бы она вертелась, издавала звуки.
Как играть?
Посадите малыша возле себя на пол и покажите ему игрушку. Запустите юлу, яркие краски, шуршащие звуки или мелодия, которые издает игрушка, привлекут внимание малыша. Пусть он посмотрит, как игрушка кружится, а затем дате ему самому попробовать запустить юлу. Вместе запустите волчок, потом дайте ребенку попробовать это сделать самому.
Плюсы и минусы
Играя с волчками, дети развивают мелкую моторику рук и учатся выстраивать причинно-следственные связи. Игры с юлой развивают наблюдательность и упражняют внимание малыша, вырабатывают зрительно-моторную координацию; отрабатывают новые движения и совершенствуют уже имеющиеся. Модели волчков для детей от трех лет совмещает в себе игру и познание мира. Играя в юлу, ребенок может освоить счет, названия животных, геометрических фигур, цифры и буквы, цвета. Музыкальная модель развивает музыкальный вкус и слух у детей.
Новый век
Сейчас на прилавках магазинов можно увидеть музыкальную юлу, юлу со световыми эффектами, с различными фигурками или шариками внутри пластмассового конуса, юлу на подставке или без, и многие-многие другие модели. С появлением различных новых персонажей и мультгероев нашего времени, юла так же обрела новый образ с изображениями детских кумиров.
Производство
В СССР уже в 1960-х годах юлу делали из самых разных материалов: дерева, пластика, самых разных размеров и цветов. Сегодня она так же выпускается многими известными производителями игрушек. Из наиболее популярных и известных: «Stellar», «Simba», «Little Tikes», «B Dot», «Kiddieland» и другие. Все они настроены на совершенствование предыдущих стандартных моделей и, конечно же, использовать только качественные материалы. Некоторые производители, не имеющие сертификатов и разрешений на производство, пренебрегают этим важным условием. Поэтому перед покупкой обязательно нужно ознакомиться с производителем.
В современном мире, пожалуй, не каждый ребёнок знает что такое юла, а меж тем волчок или юла — это древнейший предмет, который появился по оценкам учёных более пяти тысяч лет назад. Принцип его действия прост: центробежная сила удерживает волчок на острие. А вот материалы, из которых делали эту игрушку, были самые разные. Береста, войлок, кожа, дерево, кости. Индейцы Северной Америки использовали восковые пластинки, а африканские племена — тыквенные корки. Информация о том, кто первый изобрёл волчок, до наших дней не дошла. Археологи находили прообразы волчков на всех континентах кроме Антарктиды. Вот откуда такое обилие материалов и разновидностей у этой игрушки. Каждый народ делал и называл волчок на свой манер
Существует китайский волчок или Тип-топ — волчок, обладающий свойством переворачиваться в процессе вращения.
Широко распространён дрейдл. Это четырёхгранный волчок (на каждой из сторон написано слово на иврите) с осью для вращения. Согласно традиции, дети играют с ним во время еврейского праздника Ханука. У игры в этот волчок существуют даже свои правила.
Тромпо — популярная в Латинской Америке игрушка, волчок грушевидной формы. Для его раскручивания используется верёвочка. В Испании эта игрушка известна под названием пеон, в ряде стран Южной Америки — как рунчо или пеонца.
А на Руси излюбленной забавой была игра в кубáрь. Кубарь — это цилиндр небольшого диаметра и высоты со стёсанным нижним концом до формы конуса. К нему необходим кнутик на короткой палочке или просто верёвка длиной 50-80 сантиметров. Кубарь раскручивали при помощи верёвочки. А затем, подхлёстывая кубарь, контролировали его скорость вращения и заставляли двигаться в нужном направлении. Недаром появилась народная поговорка «скатиться кубарем», то есть скатиться вращаясь.
Существует даже волчок из скрепки! Он был придуман в 1986 году японским профессором-физиком Такао Сакаи из университета Тохоку в Сэндай. Учёный хотел продемонстрировать законы физики и использовал подручный материал.
Пожалуй, одной из разновидностей волчка можно считать и левитрон. Это волчок на магнитной подушке. В коробке по определённой системе располагают магниты. Сам волчок имеет стандартную форму и тоже является магнитом. При раскручивании этот волчок массой около 20 граммов способен зависнуть в воздухе. Так как магниты под ним постоянные, левитрон не требует источника электрического тока. Волчок испытывает силу трения только о воздух, поэтому парить он может довольно долго.
Чем хороша для детей эта, простая на первый взгляд, игрушка? Во-первых, она развивает мелкую моторику рук. Тренирует координацию движений. Демонстрирует причинно-следственные связи (кручу — предмет двигается, не кручу — останавливается). С помощью юлы хорошо учить цвета, так как эта игрушка обычно выпускается ярко раскрашенной.
Волчок обычно воспринимается, в первую очередь, как детская игрушка. Однако и взрослые находят ему применение. В Древней Греции запуск волчка, вероятно, считался спортом, о чём можно судить по найденным осколкам ваз. Механизм волчка использовался для добывания огня, как веретено. В середине прошлого века в Америке для популяризации игрушки компания-производитель стала организовывать чемпионаты по запуску волчка. Призом в таком виде спорта была денежная сумма в 5 тысяч долларов. Участников на соревнования собиралось множество, но компания всё-таки обанкротилась, и чемпионаты канули в лету.
В телевизионной игре «Что? Где? Когда?» вопросы для знатоков выбираются с помощью волчка «Скачущий всадник» со стрелкой-указателем.
Сейчас искусство обращения с волчком — это прерогатива жонглёров. В 1993 году на соревнованиях Международной Ассоциации Жонглёров было отмечено наградой виртуозное выступление Masahiro Mizuno. Также, волчок — это простейший пример гироскопа, являющегося важнейшим элементом целого ряда навигационных приборов. В Нидерландах даже установлен памятник этой замечательной игрушке на все времена — юле.
Читайте также: