Волчок игрушка на нитке
Обновлено: 05.05.2024
Идея написать эту статью возникла совершенно случайно. Мы с сыном посмотрели фильм Кристофера Нолана «Начало». Не могу сказать, что я фанат этого фильма, по своей идее погружений с одного уровня действительности в другой он мне напомнил книгу «Рукопись найденная в Сарагосе» (фильм тоже по ней есть), но сыну понравился. После просмотра он залез в ящик со старыми игрушками и долго в нем рылся, пока не откопал два волчка. Один из них очень похож на тот, что был в фильме. Запустив несколько раз, он стал спрашивать почему волчок вращается и не падает. Я люблю объяснять наглядно. Это возможно не всегда правильно с научной точки зрения, но гораздо интереснее и лучше для понимания. Поэтому мы отправились в мастерскую, где провели несколько опытов.
Ребенку сложно понять «на пальцах», что такое центр масс, оси вращения и т.п. На счет инерции он уже был знаком. Поэтому я начал с показа простого опыта. Для этого понадобился фанерный круг и заостренная палочка.
Опыты мы обычно проводим по собственной методике – почти весь реквизит изготавливает сын сам. Это дополнительный стимул работать руками и возможность узнать что-то новое. На этот раз нам нужно было просверлить отверстие в центре круга. Если вырезать круг «коронкой», то центр будет автоматически, но у меня круги были целые. Мы использовали самодельный «искатель центра» - инструмент новый для сына.
С помощью него можно нарисовать линию, проходящую через центр круга, а если сделать этих линий 2-3 под разными углами, то их пересечение и будет центром. Далее замеряем штангенциркулем диаметр палочки (с этим инструментом он был уже знаком) и сверлим нужным сверлом отверстие. Вставляем палочку острием вниз и наш простой волчок готов.
Вроде всё просто. На мой вопрос «почему крутится?» я услышал, что диск круглый, палочка острая и вращение быстрое. В какой-то степени он был прав. Если палочка будет тупой, то за счет трения волчок быстро остановится, значит с трением нужно бороться. Если не будет быстро вращаться – не удержит равновесие и упадет, т.е. важна инерция при вращении.
Однако не всё так просто. Я просверлил рядом еще одно отверстие и переставил туда палочку. Волчек вращаться перестал. Острие тоже, скорость вращения задается на старте похожая, а не работает. Тут появляется понятие центра масс.
Я закрепил шило перпендикулярно вертикальной доске. На него повесил круг за центральное отверстие. Круг можно вращать и он остается в покое, т.е. он сбалансирован. Теперь перевешиваем круг на смещенное отверстие. Он всегда проворачивается вниз точно противоположной стороной от смещенного отверстия – баланс нарушился.
Мы высверлили несколько отверстий, чтобы сбалансировать круг снова относительно нового отверстия. Этого оказалось мало и пришлось добавить дополнительный груз с противоположной стороны. Конечно, такая балансировка очень примитивна и не точна, но у нас получилось уравнять стороны относительно оси вращения.
Волчек снова заработал. Так мы узнали, что для устойчивой работы волчка нужно, чтобы центр масс был в точке оси вращения.
Еще одним примером правильного расчета центра масс является волчок, который в 1986 изобрел японский профессор Такао Сакаи. Он сделан из обычной скрепки.
Уникальность этого изобретения, что волчок легко собирается, но при этом есть у него одна особенность – угол отсутствующего сектора должен быть равен в идеале 53.13 градусов. Почему именно такой – есть целые математические объяснения. Я не стану их приводить, так как опыты рассчитаны на детей. Для наглядности я взял большую канцелярскую скрепку, но она имеет более жесткий металл. Получилось несколько кривобоко, но опыт удался.
Причем волчок крутится долго, если ось вращения строго перпендикулярна кругу и ее половинки максимально соосны.
Волчок профессора Сакаи был интересен, но он очень легкий и мы решили сделать тяжелый волчок. Для этого выточили его из ореха диаметром около 10 см.
За счет веса его сложнее раскрутить, но потом он хорошо стабилизируется и вращается очень долго.
Нам понравилось экспериментировать с волчками. Следующим этапом была сборка волчка Томсона, который еще называют Китайский волчок. Его конструкция представляет шар со срезанной крышкой и установленной осью вращения. Главной особенностью такого волчка является форма, когда центр масс смещен ниже геометрического цента шара. По сути это похоже на неваляшку. Как не оттягивай его от вертикального положения, он возвращается обратно. Для сборки мы использовали деревянный шарик и цилиндрическую палочку.
Я немного вырезал внутри шара углубление, чтобы эффект неваляшки был лучше.
После запуска такого волчка он быстро переворачивается на ручку и продолжает вращение на ней. Это забавное зрелище.
В середине 90-х, когда я был в средней школе, трава была зеленее, игрушки деревянней, а йо-йо только начали появляться и были уделом избранных. Остальные, кому хотелось что-то покрутить, изготавливали нехитрые конструкции из пуговицы и протянутой через ее отверстия капроновой нити со связанными концами. Пуговица закручивалась на нити, а потом, контролируя инерцию, можно было ее крутить, сколько угодно долго. В общем, кто помнит, тот поймет. Кто не понял — под катом есть видео, где все это показано наглядно.
Если верить теории, что люди всегда ностальгирую по периоду примерно 30-летней давности, то через два месяца начнется ностальгия по 90-м. Прощайте, “Первому игроку приготовиться”, “Очень странные дела”, новая экранизация “Оно” и т. д. Те, кто росли в 90-е будут задавать стиль)))
В общем, пора запасаться фишками из 90-х. О современной инкарнации одной из них — дальше.
Лота, по которому я делал заказ, уже не существует. Поэтому ссылку дал на почти самый дешевый вариант.
Вот, как это выглядело в моё время.
Кстати, дальнейшим развитием идеи было использование вместо пуговицы двух продырявленных пробок от бутылок с водой. Некоторые экстремалы по периметру в пробки вставлял мелкие гвозди — получалась грозная “циркулярка”.
Вот, во что эволюционировала наша “вертушка” теперь.
По приходу игрушка была упакована в простой кулечек с липкой полоской, нитка и пластиковые кольца для удобного удержания были отдельно.
Вся сборка заключалась в том, чтобы протянуть нить в одно отверстие вертушки, нанизать на нее одно кольцо, протянуть через второе отверстие, нанизать второе кольцо и связать концы нити.
Общий вид. Длина всей конструкции 44 см.
Диаметр непосредственно вертушки — почти 7 см. Вес 10 грамм.
Основная часть изготовлена из красного прозрачного пластика и похожа на разжиревший значок “мерседеса”.
По периметру обода сделаны 6 отверстий.
Они предназначены для создания “звуковых эффектов” — во время вращения через них проходит воздух, и получается свист. Чем выше скорость вращения, тем свит громче, а тональность выше.
По этой же фотографии можно оценить толщину пластика и качество сборки — кое-где торчит облой, а половинки вертушки соединены не ровно. С другой стороны, а чего мы хотели.
В центральном утолщении спрятаны светодиод, три батарейки-таблетки и пружинный контакт, который замыкается от центробежной силы во время вращения и зажигает светодиод.
Процесс запуска такой игрушки вы видели на видео выше — закручиваем нитку, а дальше, растягивая и отпуская концы, контролируем инерцию вертушки. Все просто. Не получится с первого раза, со второго точно все выйдет.
Игрушка примитивная, изготовлена слегка небрежно, но лично у меня вызвала кучу теплых эмоций.
Понравится детям и ностальгирующим по 90-м. Т.е. с 00:00:01 01.01.2020 — тупо всем)))
Увидел я как-то раз на Али очередную никому не нужную безделушку. На вид обычный волчок, но тут присутствует такое определение как кинетический. А это в корне меняет дело. Всё что кинетическое, так же как и тактическое, должно быть куплено и «обозрено» на Муськах. Ради такой великой цели и девять баксов не жалко, решил я, и заказал игрушку. В общем если кто не знает куда профукать лишние деньги или вам совсем нечем заняться, то приглашаю под кат…
Долго ли, коротко ли, но игрушка добралась до нашей почты, о чём мне и пришло смс. Ох, и наиграюсь я сегодня, думал я по пути на почту. Посылку забрал, по прибытии домой, конечно же, сразу распаковал. Внутри лежал вот такой вот бархатистый мешочек.
А в мешочке пакетик с волчком
Выглядит если честно не плохо. Сделано всё ровненько и аккуратненько. Но не стоит забывать, что он стоит $9. И если смотреть на него в разрезе этих знаний, то начинает казаться, что не выглядит он на такие деньги. Девять баксов конечно не бог весть какая сумма, но можно на неё купить вещи и поинтереснее.
Вы конечно же справедливо можете спросить: ну так, а на фига ж ты его тогда купил? Ответа на этот вопрос нету. Купил потому что захотелось))) Так бывает.
Но вернёмся к сабжу. Волчок состоит из четырёх частей, и довольно легко разбирается на три части
Основным элементом является металлическая резьбовая втулка (гайка) 19.5х9.5 мм, с, не совсем привычной, резьбой М6, но с шагом или 0.75, или 0.5. Без шаблона сказать сложно, но на глаз, я бы сказал, что это 0.5
Причём эта втулка (гайка) в горизонтальной плоскости не симметричная. Снизу она плоская, сверху в ней воронка.
Собрать волчок можно и вверх ногами. Забегая на перёд, могу сказать, что сделав так, особых изменений в динамике движений волчка, я не заметил.
Остальные две части состоят из пластика. Верхняя часть (пусть будет хвостовик), диаметром 6 мм. Нижняя часть довольно своеобразной формы и состоит в свою очередь из двух элементов: пластикового основания, и маленького металлического шарика, на котором и вращается сам волчок.
С обратной же стороны, на хвостовике, такого шарика нет, там просто пластиковая выпуклость, выглядящая как шарик
В сборе волчок получается высотой 50.5 мм
Вес волчка — 11 г
Вес чисто металлической втулки — 9 г
Собственно на этом с описанием игрушки можно завязывать. И переходить к делу. Я конечно же, как только её достал, то сразу же запустил на столе. Ничего у меня правда из этого не получилось. Первые несколько запусков вышли не совсем удачными. Тогда я решил заглянуть на страницу продавца. Там было демонстративное видео, благодаря которому я и купил волчка. Вот собственно это видео с Али
Посмотрев несколько раз видео, я решил повторить всё то что там было показано, ну или хотя бы попытаться. Я решил долго не разглагольствовать на тему как я запускал волчок и что у меня при этом получалось, а просто заснял всё это на телефон и собственно, при желании вы можете посмотреть чего я добился
В принципе я смог сделать по сути всё что было в ролике на Али, с некоторыми отступлениями и наверное не так уверенно. Но там у человека скилл по запуску волчка явно побольше моего. Единственное, что очень сложно оказалось сделать, это запустить волчок так, что бы он перевернулся на тарелке на хвостовик и продолжил вращаться на нём. У меня получилось так сделать пару раз, и это было совершенно случайно, но на видео это не попало, потом что это было ещё до того как я начал снимать. А во время съёмки, мне так уже не повезло, как я ни старался.
Кстати на гладкой тарелке волчок крутится намного лучше, нежели на текстурированной столешнице.
Волчком я наигрался довольно быстро, а вот дети были от него в восторге и едва не дошло до драки. Стоит ли этот волчок своих денег? Наверное нет. Ну доллара три ему красная цена, я думаю.
P.S. Жду комментариев с фотками волчков из колёсиков от мыши и шестерёнок из старых будильников)))
Волчок, или юла, – древнейшая игрушка, положившая начало гирокомпасу и изучаемая до сих пор студентами в разделе «теоретическая механика».
Кто придумал волчок?
Это неизвестно, но волчки археологи постоянно находят в раскопках на разных концах земли в местах расположения жилищ различных народов. Так, одно из первых упоминаний о волчке относится к третьему тысячелетию до нашей эры, а именно – к древнему Китаю. Старинные волчки можно увидеть в экспозиции Исторического музея в Москве, да и в крупных музеях других стран они тоже есть.
Разные народы называли эту игрушку по-разному: тромпо, сакаи, кельтский камень. В России волчок именовался «кубарь», он крутился точно так же, как и все остальные волчки в мире. Однако все про волчок с ниткой (как запускать, сколько он крутится и как падает) до сих пор интересует каждого ребенка.
Почему он вертится?
Волчков в магазинах продается много. Игрушка может быть разного размера и величины, выполнена из различных материалов. Раскрашивают игрушку тоже по-разному: бывают однотонные, а бывают цветные с принтом. Но все игрушки ведут себя одинаково: волчок с ниткой (как запускать – указано в инструкции) как будто «стоит» на невидимой ножке, затем отклоняется в сторону, только потом падает.
Разгоняет волчок сила, с которой человек дергает привязанную к нему нитку. Игрушка вращается вокруг собственного центра тяжести. Но в процессе вращения возникает сила трения о воздух, а еще кончик волчка трется о поверхность, на которой игрушка размещена. Сила трения постепенно тормозит вращение, скорость падает, и волчок отклоняется от своего центра тяжести. Затем он прекращает вращение и останавливается, падая.
Как запустить игрушку-волчок?
Сделать это очень просто. Чтобы понять, волчок с ниткой как запускать, достаточно посмотреть видео. Требуется намотать нитку или тонкий шнурок на вертикальную ось, поставить игрушку на твердую плоскую поверхность, а затем дернуть. Волчок будет крутиться несколько минут – время зависит от размера игрушки.
Форма волчка особого значения не имеет. Игрушка всегда вращается вокруг собственного центра тяжести, у каждой он индивидуален.
Центр тяжести – это точка, в которой сходятся все моменты силы любого предмета. Центр тяжести есть у каждой фигуры или предмета. Поэтому волчки любой формы вращаются на выступающей точке. Люди давно заметили эту особенность игрушки и всегда ее использовали. Разгадал тайну волчка и описал ее с точки зрения науки великий Ньютон.
Спустя много лет после начала истории волчка ученые заметили, что ось каждого из них стремится к Полярной звезде. Причем это свойство было вначале обнаружено теоретически. Вот какие удивительные открытия можно сделать, если задуматься о том, волчок с ниткой как запускать.
Интересная коллекция волчков
Маркетологи придумали отличный ход: в сети магазинов при покупке на определенную сумму давать бесплатно волчок. Каждая крошечная игрушка оказалась частью коллекции, и для многих детей младшего школьного возраста волчок с ниткой "Окей" превратился в вожделенную вещь.
Дети стремятся собрать полную коллекцию, для чего стали обмениваться и продавать отдельные экземпляры через социальные сети. К тому же создатели коллекции придумали для каждой игрушки дизайн, легенду и роль. Все вместе это оказалось чрезвычайно увлекательным. Есть также сетевая компьютерная игра «Битва волчков». Победитель игры во время акции мог получить приз – полную коллекцию настоящих волчков.
Любой волчок с ниткой "Окей" имеет собственный принт, отличающий его от других похожих игрушек. Отдельно продается поле боя. Для каждой группы волчков есть своя планета. Они вступают в сложную игру и могут побеждать друг друга.
Зачем нужен волчок с ниткой?
Это универсальная палочка-выручалочка для родителей, особенно для занятых мам. Известно, что развитие мозга у ребенка тесно связано с движениями пальцев. Чем больше малыш делает мелких движений, тем лучше он говорит, запоминает и быстрее учится всем необходимым в жизни навыкам. В этом ракурсе волчок с ниткой – идеальный тренажер для пальчиков. Мелкую игрушку нужно захватить за ось и раскрутить с определенной силой.
Причем на ось нужно предварительно намотать ниточку, а это уже требует сноровки. Вращение волчка завораживает, его хочется крутить снова и снова. Яркие краски и волшебство вращения привлекают ребенка. Чтобы понять, как раскрутить волчок с ниткой, ребенок без конца повторяет мелкие движения, и развитие его улучшается.
Даже сам . великий Наполеон и его доблестные солдаты перед решительным сражением при Ватерлоо расслаблялись, играя . во что? Ну, конечно, в Йо-Йо!
В пьесе Бомарше «Женитьба Фигаро» есть сцена, где в руках у Фигаро " йо-йо"! Фигаро говорит: "Это потрясающая игрушка, которая рассеивает утомление от умственной работы".
"Йо-йо" - очень древняя игрушка, которая состоит из двух катушек соединенных осью, с прикрепленной к ней верёвкой. Никто не скажет точно, где и когда было придумано" йо-йо" ( иначе "чертик на веревочке") в Греции, Египте или на Филиппинах.
В Национальном музее Афин есть множество древних греческих ваз с изображением людей, играющих с "йo-йo." Эти игрушки обычно делали из дерева, металла или разукрашенной обожженной глины. Античные врачи рекомендовали использовать такие игрушки в качестве тренажера при лечении различных заболеваний, например, полиартрита.
На стенах египетских храмов также были найдены рисунки "йo-йo".
Археологами найдены прототипы игрушки "йо йо" в Северной Америке у народов Майя (800 год н.э.).
В 16 веке охотники на Филиппинах использовали похожие предметы для охоты. Это был отшлифованный камушек на длинном кожаном ремешке. Охотник запускал его так, что оружие обвивало шею животного и арканило его. При промахе кругляш, как на пружинке, возвращался в руки охотника.
Много позже на Филиппинах начали появляться "йo-йo" , вырезанные из цельного куска дерева.
В Индии была найдена старинная маленькая коробочка с рисунком девочки, играющей с "йo-йo."
Первоначально в Европе йо-йо было доступно только высшим сословиям Шотландии, Франции и Англии.
В музее Франции хранится картина, на которой изображен будущий Король Луи XVII, держащий "йо-йо". В то время их делали из стекла, слоновой кости, серебра и украшали драгоценными камнями.
В пьесе Бомарше «Женитьба Фигаро» есть сцена, где в руках у Фигаро " йо-йо"! Фигаро говорит: "Это потрясающая игрушка, которая рассеивает утомление от умственной работы".
Как известно, даже во время сражения при Ватерлоо Наполеон и его солдаты играли c "йo-йo", расслабляясь перед битвой.
В 1920 году в Америке была открыта фабрика по изготовлению "йо-йо".
"Йо-йо" состоит из двух полусферических половинок-дисков, соединенных осью. Раньше существовал только один тип "йо-йо", оно вырезалось из сплошного куска дерева. Шли годы, игрушка видоизменялась. В настоящее время существует три основных материала, из которых изготавливаются "йо-йо": дерево, металл и пластик.
.
Действие "йо-йо" основано на принципе механического гироскопа. При броске "йо-йо" размотав целиком верёвку, начинает снова возвращаться по ней в руку играющего. Верёвка в "йо-йо" может быть крепко привязана к оси или может охватывает ось петлей. Если верёвка привязана к оси, то после того, как верёвка размотается, "йо-йо" сразу начнёт наматываться обратно.
Если "йо-йо" закреплено на оси петлей, тогда оно будет не сразу возвращаться обратно в руку, а на какое-то время сможет замирать на конце веревки и просто свободно вращаться, т.е. переходить в "спящий" режим. Пока "йо-йо спит", с ним можно выполнять различные трюки.
Если снизить трение между веревкой и осью "йо-йо", то можно увеличить время, которое "йо-йо" будет "спать" на конце веревки. Для этого в "йо-йо" на оси устанавливается высокоскоростной подшипник.
В 1978 году было запатентовано йo-йo с изменяемым расстоянием между половинками, а в 1980 году - "умное йo-йo". В добавление к свободному вращению в течение долгого периода времени, это " йo-йo" получило способность самостоятельно, т.е. автоматически возвращаться обратно в руку. А к 1990 году была придумана ось с подшипником. Современные "йо-йо" имеют разнообразные формы половинок, системы тормозов и разные способы производства веревок. Игра в "йo-йo" стала профессиональным видом спорта. Во многих странах, в том числе и в России, проводятся чемпионаты по "йо-йо".
Почему же игрушка "йо-йо" возвращается обратно в руку?
Когда "йо-йо" вращается на конце нитки, трение скольжения между петлей и осью колесика невелико. Если же резко дернуть нитку вверх, то петля стягивается и сила трения увеличивается, благодаря чему проскальзывание может прекратиться. После этого колесико начнет наматывать на себя нитку.
Всего несколько часов тренировки, и можно показывать трюки:
А можно и иначе !
А что такое "спящее йо-йо"?
В этом случае «йо-йо» спускается вниз и крутится на конце нитки, пока легкий рывок не заставляет его вернуться обратно вверх. Если "спящее йо-йо" опустить на пол, то колесико покатится по полу; это называется «гулять с собачкой».
С этой удивительной игрушкой можно проделать еще более забавный трюк. Когда "йо-йо спит", снимите нитку с пальца и зажмите ее между большим и указательным пальцами. Теперь легонько шлепните по руке, которая держит нитку, ладонью другой руки. Как только колесико начнет забираться вверх, отпустите нитку — колесико будет продолжать двигаться вверх по ничем не удерживаемой нитке, аккуратно сматывая ее. Игрушку можно даже поймать в карман, когда вся нитка будет намотана.
Игрушка «йо-йо» представляет собой маятник Максвелла, работу которого вам наверняка демонстрировали в школе. Это диск, укрепленный на короткой оси. Концы оси продеты в петли на длинных нитях. Вначале нить наматывают на ось. Затем диск отпускают. Он начинает падать, вращаясь все быстрее и быстрее и как бы скатываясь по нити. Когда игрушка окажется в нижней точке, ось может свободно проворачиваться в петле - это будет "спящее йо-йо". При ослаблении нити на ось может намотаться 1—2 витка, трение увеличится, и тогда " йо-йо" начнет подниматься, накручивая нить. Так оно достигнет верхней точки и опять начнет скатываться вниз.
В 1985 году "йo-йo" было отправлено в космос НАСА в качестве проекта "Игрушки в Космосе", чтобы изучить эффект гравитации на различных предметах. В невесомости "йо-йо" медленно раскручивалось, двигаясь по веревке. Оно не могло "спать" и в условиях невесомости и не могло закрутиться обратно. Позднее было заснято на кинокамеру его медленное вращение в условиях невесомости.
Находчивые канадцы создали на основе "йо йо" портативный музыкальный плеер, которому не нужны батарейки. Это способ избавится от замены батареек, а так же необходимости пользоваться электросетью для подзарядки. МРЗ – плеер спрятан внутри "йо - йо" . Для непрерывной работы в течение часа требует всего около 10 заряжающих движений. Для прослушивания музыки используются беспроводные наушники, т.к. применение обычных проводных наушников в этом случае не представляется возможным. Новинка обладает ударопрочным корпусом, и столкновения с твёрдыми поверхностями во время зарядки для неё не страшны.
Читайте также: