А вам слабо?Оригинальные поделки
Авторские мастер-классыАвторские игрушки
Вкусные игрушкиВкусные игрушки
Воскресная школаРелигиозная тема
Детские игрыПодвижные игры
ИгротекаНастольные игры
Игрушечные новостиНовые игрушки
Игры on-lineИгры on-line
И смех, и грехСмешные игрушки
История игрушекИстория игрушек
Музей на столеМодели из бумаги
Обзор сайтов, товаров, игр и игрушекОбзор игромира
От теории к практикеФизические игрушки
Очумелые ручкиОчумелые ручки
Природный материалИз природного материала
Просто о сложномНаучные игрушки
РаскраскиРаскраски
РемеслаРемесла
РукоделиеРукоделие
Справочный отделСоветы
Страна развлеченийТехнические игрушки
Художественная школаТворческие поделки
Читальный залЧитаем детям
Поделки к праздникамПоделки к праздникам


Хит месяца

Домик из спичек

Домик из спичек

 Домик из спичек не потребует почти ничего, "кроме ловкости рук", немного усердия и нескольких часов свободного времени.

Активные темы форума

Самокат

Самокат

 Самокат устроен таким образом, что его ездоку совершенно не нужно проходить специальную подготовку, так как вся система равновесия осуществляется автоматически.


Ящик для мелких деталей

Ящик для мелких деталей

 Предлагаю систему хранения мелких радиодеталей в соответствии с их техническими характеристиками.


Поделки из прищепок

Поделки из прищепок

 з деревянных прищепок можно сделать много интересного и полезного.


Поделки из банок

Поделки из банок

 Поделки из банок

другие темы форума

другие темы из архива форума

Рассылки
Подписаться на рассылки
Словарь игр и игрушек
А Б В Г
Д Е Ё Ж
З И Й К
Л М Н О
П Р С Т
У Ф Х Ц
Ч Ш Щ Ы
Э Ю Я
Архивы выпусков
2012 2011 2010
2009 2008 2007
2006 2005 2004
Реклама
От теории к практике От теории к практике Физика в игрушках. Волчок Томсона
Эта любопытная игрушка необычна не только своей формой, но и тем, что ведет себя «не по правилам». Волчок Томсона представляет собой шар усеченной формы, по центру среза которого расположена ось. Если ее сильно раскрутить, установив волчок на ровной поверхности, вы сможете наблюдать эффект, казалось бы, нарушающий законы физики. Ускоряясь, волчок, вопреки всем ожиданиям, опрокидывается набок и продолжает переворачиваться дальше, пока не встанет на ось, на которой будет затем продолжать вращаться.

Физика в игрушках. Волчок Томсона

Физика в игрушках. Волчок Томсона

Эта любопытная игрушка необычна не только своей формой, но и тем, что ведет себя «не по правилам». Волчок Томсона представляет собой шар усеченной формы, по центру среза которого расположена ось. Если ее сильно раскрутить, установив волчок на ровной поверхности, вы сможете наблюдать эффект, казалось бы, нарушающий законы физики. Ускоряясь, волчок, вопреки всем ожиданиям, опрокидывается набок и продолжает переворачиваться дальше, пока не встанет на ось, на которой будет затем продолжать вращаться.

Находящийся в нижней части центр тяжести покоящегося волчка как бы перемещается при движении в верхнее положение. Это, на первый взгляд, противоречит условию устойчивого равновесия, выполняющегося всегда, когда речь идет о неподвижных, статических системах. Однако то, что непреложно в статике, не всегда справедливо в динамике.

Есть такое явление явлении, называемое прецессией. Если к вращающемуся волчку приложена какая-то постоянно действующая сила, его ось отклоняется. В самом же гироскопе (а волчок является простейшим гироскопом) при этом возникает противоположная сила, стремящаяся возвратить ось в исходное положение.

В волчке Томсона постоянными силами, вызывающими прецессию, являются сила трения полусферы о поверхность стола и сила тяжести (см. рис. 2). На рисунке они обозначены как P — сила тяжести и F — сила трения. То, почему волчок в итоге становится на ось, не имеет элементарного объяснения. В двух словах, это происходит оттого, что волчок стремится компенсировать прецессию моментом, образованным сложением разных сил.

Физика в игрушках. Волчок Томсона

Форма волчка при этом может быть различной, но основные соотношения его параметров при этом должны оставаться неизменными. В шестидесятых годах прошлого столетия московский математик А. Карнаухов предложил формулу, при которой любая юла ведет себя как волчок Томсона: APL < (70с)2, где P — вес волчка, постоянная L — расстояние между центром тяжести волчка и поверхностью стола, A — экваториальный момент инерции (раскручивания), а c — осевой момент инерции. Разумеется, рассчитать величины инерционных моментов не всегда представляется возможным, однако из формулы понятно, что они напрямую связаны с параметрами гироскопа — диаметрами шара и оси, а также их массой.

Вы можете сами проверить справедливость этой формулы, а также придумать собственную модель переворачивающегося "с ног на голову" гироскопа, изготовив его из подручных материалов.

Рассчитанную в соответствии с приведенной выше формулой пропорцию вы можете взять за основу, смоделировав волчок Томсона собственной конструкции, исходя из данных соотношений размеров.

В качестве сферического корпуса рекомендуем использовать шарообразный колпачок от емкостей для парфюмерии. Среди них нетрудно подобрать крышки в форме полусферы. Исходя из размеров колпачка подберите и ось. Вполне подойдет и шарик от дезодоранта.

Так, наибольший, экваториальный, диаметр сферы в нашем случае соотносится с диаметром оси как D =d2, где D — диаметр сферы, а d — оси, длина которой L относится к D как 3:4 (см. рис. 3). Ось изготовьте из пластикового стержня или любой полой трубки (подойдет использованный толстый стержень от шариковой авторучки). При этом высота от поверхности стола до среза сферы должна соотноситься с высотой вылета оси как 1,8.

Физика в игрушках. Волчок Томсона

Если ваш колпачок по высоте превышает нужный размер, отпилите ножовкой лишнюю часть, проследив, чтобы срез оставался ровным и строго горизонтальным относительно установленного прямо на поверхности корпуса. Края шара подровняйте напильником и опилите наждачной бумагой.

Конструкция простейшего волчка Томсона показана на рисунке 4. Прежде всего, установите ось строго вертикально по центру колпачка и соосно ему. Для этого сделайте внутри колпачка небольшое углубление по диаметру вашей оси, в которое ее можно бы было вставить жестко на трении.

Физика в игрушках. Волчок Томсона

Изготовьте шайбу из тонкого текстолита, гетинакса, оргстекла или оргалита под диаметр среза. Нижнюю плоскость шайбы есть смысл также зачистить наждачкой.

В шайбе высверлите отверстие под диаметр оси. Заполнив внутреннюю часть колпачка эпоксидной смолой, вставьте ось в нижнее углубление и наденьте на нее шайбу, которую установите в волчок горизонтально и жестко по краям среза.

После того как смола застынет, конструкция приобретет все необходимые качества волчка Томсона.

Если у вас есть возможность воспользоваться токарным или шлифовальным станком, лучше довести поверхность волчка до идеально сферической формы, улучшив тем самым его гироскопические качества. При доводке почаще сверяйте реальные параметры с заданными. На верхнем конце оси есть смысл сделать насечки, чтобы волчок было удобнее раскручивать.

Смастерив волчок Томсона, вы сможете экспериментировать, запуская его на различных поверхностях. Например, проверьте, как будет вести себя вращающаяся полусферическая юла не на ровной, горизонтальной, а на покатой или наклонной поверхностях. А что, если попробовать запустить ваш волчок внутри полой трубы большого диаметра? Или, например, внутри большой полусферы?


P.S. Книги подобной тематики можно приобрести в интернет-магазинах:

Энциклопедия поделок для больших и маленьких
Большая книга игр и поделок

Ю. Экштейн
Левша №8, 2005

Хит недели

Необычные цветы в подарок

 Необычные цветы в подарок

 Этот оригинальный способ выполнения рисунков использовался еще нашими прадедами.

Поделки к праздникам

Международный день защиты детей
Международный день защиты детей
1 июня

День изобретателя и рационализатора
День изобретателя и рационализатора
30 июня

поделки к другим праздникам

В мире игр и игрушек

Робот из зубной щетки

Робот из зубной щетки

  Вот такого необычного и очень шустрого жучка вы можете сделать себе из зубной щетки, моторчика от телефонного вибратора и несколько батареек от часов или компьютера.


Игра “Доротка”

Игра “Доротка”

 Эту игру мы назвали так. потому что ее придумала Доротка Хожевская, ученица 1 класса. Игра прекрасно тренирует зрительную память.


Дрессированная мышка

Дрессированная мышка

 Хотите позабавить своего младшего братишку и его друзей необычной игрушкой? Выберите из его мягких зверюшек одну. Допустим, это будет мышка.

другие новости

Игрушки и сувениры
Восточный гороскоп
Коза (Овца)
2015
овца
Лошадь
2014
лошадь
Змея
2013
змея
Дракон
2012
дракон
Кролик (Кот)
2011
кролик
Тигр
2010
тигр
Бык (Вол)
2009
бык
Крыса
2008
крыса
Кабан (Свинья)
2007
свинья
Собака
2006
собака
Петух
2005
петух
Обезьяна
2004
обезьяна

© 2004 — 2016
Идея и реализация — Сергей Резников