Волчок и игрушки

Всем прекрасно знакома детская игрушка юла — поворачивающийся волчок. Стоит его скоро раскрутить, как он получает необычную устойчивость и не падает набок. Больше того, он кроме того будет оказывать сопротивление попыткам поменять положение оси его вращения. Эти свойства волчка применяют в так называемых гироскопических игрушках.

На первом рисунке представлена игрушка британского изобретателя Р. Кларка. Из картона вырежьте два диска. Посредством клея соедините их переходной втулкой из ластика — окажется что-то весьма похожее на магнитофонную катушку. Остается в центре катушки просверлить сквозное отверстие, дабы в него туго входил корпус шариковой ручки.

И еще на верхнем диске нужно пробить пара отверстий. Игрушка готова.

Поставьте волчок Кларка на страницу плотной бумаги и очень сильно раскрутите его.

Волчок будет продолжительно вращаться — на бумаге останется только точка. А сейчас засуньте в ближайшее от оси вращения отверстие свинцовую заклепку. Опять раскрутите волчок. Сейчас он, вращаясь, начнёт перемещаться — на бумаге покажутся спирали.

Переставьте заклепку в второе отверстие, и шарик нарисует новую кривую, непохожую на первую.

Растолковать поведение волчка нетрудно. Кроме сил инерции, на вращающуюся игрушку влияет центробежная сила, величина которой зависит от массы свинцовой заклепки, угловой скорости вращения волчка, расстояния от заклепки до оси вращения.

Игрушку, которую вы видите на рисунке 2, запатентовал американский изобретатель Р. Грейг.

Корпус игрушки, в случае если его так возможно по большому счету назвать, представляет собой круглый воздушный шарик. Но это не свидетельствует, что использование шарика упрощает конструкцию волчка. Не смотря на то, что в надутом состоянии оболочка и образует достаточно прочный корпус игрушки, но масса его очевидно недостаточна, дабы при вращении создавать громадный момент инерции. Грейг сместил центр тяжести игрушки вниз, другими словами установил шарик на тяжелую коническую опору. Она состоит всего из двух подробностей: сильного постоянного магнита цилиндрической формы и металлической заостренной книзу ножки.

Магнит через горловину засунут вовнутрь шарика и через оболочку прижимает к себе ножку.

Дабы вынудить таковой волчок вращаться, необходимо сделать заводной механизм. Он складывается из полой ручки, в которой вращается ось, на которой посажены бобина с прочной нитью и зубчатое колесо. К наружному финишу привязано кольцо.

Второе зубчатое колесо, подобно опорной ножке, удерживается на оболочке шарика магнитом. Заводной механизм употребляется лишь в момент запуска волчка и в его вращении не участвует.

В принципе игрушка Грейга мало чем отличалась бы от обычной юлы, если бы не одна хитрость.

Изобретатель наклеил изнутри прямо на оболочку шарика пара маленьких латунных дисков. Что это дало, осознать нетрудно. На вращающиеся диски действует центробежная сила.

Она пытается отбросить их от оси. Но этому мешает сила упругости резиновой оболочки шарика. В начальный момент, в то время, когда частота вращения громаднейшая, оболочка шарика мало деформируется, на ней появляются выпуклые места, каковые по мере торможения волчка неспешно уменьшаются.

Остается добавить: дабы действеннее трудился заводной механизм, его нужно дополнить возвратной пружиной и храповиком.

Игрушка К. Лопатина представлена на рисунке 3. Это также волчок. Самое необыкновенное в нем то, что ему вовсе не нужно опираться на что-то жёсткое.

В случае если раскрутить игрушку, она полетит. Подъемную силу, уравновешивающую силу тяжести, формирует трехлопастный ротор, искусно упрятанный автором в цилиндрического корпуса.

Главные подробности волчка Лопатина: круглая древесная палочка, цилиндрический каркас из упругой металлической проволоки, обтянутый узкой материей, и ротор, изготовленный из дубового либо букового шпона.

Сделать такую игрушку нетрудно.

Значительно тяжелее обучиться ею пользоваться. Техника запуска сводится к следующему. Палочку зажимают между резким движением и ладонями рук в горизонтальном направлении раскручивают игрушку. В начальный момент она взлетает невысоко, а позже медлительно, парашютируя, опускается вниз. Так вот задача играющего — не разрешить упасть игрушке на землю.

А это случится лишь в том случае, если частота вращения не будет уменьшаться. Вот для чего изобретатель придумал плеточку с несколькими маленькими шнурками. Нужно ударять этими шнурками по боковой цилиндрической поверхности волчка и тем самым подпитывать его энергией.

Увлекательный эффект возможно взять, в случае если установить маленький грузик подальше от оси вращения, к примеру, где-нибудь на проволочном каркасе.

В этом случае поворачивающийся волчок будет еще и перемещаться в сторону, причем по сложной траектории.

Мысль игрушки, которой мы завершаем рассказ о гироскопических игрушках, показалась у изобретателя М. Голубева, в то время, когда он наблюдал программу «Автородео-81». В эту программу входили такие узнаваемые трюки, как езда машин на двух колесах, развороты на 360 и 720°, прыжки через пара стоящих автомашин.

Вот и захотел Голубев смастерить себе модель автомобиля, которая также имела возможность бы ездить не на четырех, а на двух колесах. взглянуть на рисунок 4. Двигатель модели — маховик. В случае если его раскрутить, то через пара шестеренок он будет крутить задние колеса. При взоре на рисунок может сложиться чувство, словно бы нового Голубев ничего не придумал, поскольку совершенно верно такой же привод установлен на инерционных игрушках. Но это не верно.

Две помой-му незаметные сначала изюминки отличают привод Голубева от уже известных. В первую очередь обратим внимание на маховик. Он выглядит весьма массивным, соответственно, энергии он накапливает значительно больше.

И еще, вращается маховик довольно не горизонтальной, а вертикальной оси. Вот эти две особенности и разрешают модели ехать не на четырех, а на двух колесах. Раскрутив маховик, модель пускается по ровному участку автострады. Но вот переднее, а после этого заднее колеса с правой стороны наезжают на подъемный мостик. Модель накреняется под углом 45°.

Мостик кончается, а она так и едет вперед, опираясь только на два колеса. Силы инерции уравновешивают силу тяжести, и до тех пор пока их разность имеет хорошую величину, игрушка будет ехать в неустойчивом положении на двух колесах. При замедлении наступает момент, в то время, когда силы сравняются.

Начиная с этого момента модель весьма медлительно начинает опускаться.