Håndholdte tre-benede gadgets, der med et svirp med håndleddet fraværende snurrer mellem dine fingre, fidget spinnere er godt på vej til at blive det bedste lavteknologiske legetøj i 2017. Siden fidget spinner-dillen tog fart, har producenterne tjent millioner (af legetøj og dollars), skoler har forbudt de palmestore vindmøller, og psykologer har erklæret gadgetsene potentielt terapeutisk.
Men hvordan fungerer de, og vigtigst af alt, hvordan kan du få dem til at snurre længere og hurtigere? Gå ind i fysikken – dit mareridt på gymnasiet og din nøgle til at fidge spinner nirvana.
Hvad er en fidget spinner?
Fidget-spinnere er i det væsentlige lavfriktionskuglelejer. Det er det.
Når to genstande presser mod hinanden, forhindrer friktion dem i at glide jævnt. Hvis du prøver at skubbe en træblok hen over et trægulv, vil du opdage, at den til sidst holder op med at glide takket være friktionen mellem disse to genstande. Men hvis du ruller en trækugle hen over den samme etage, selvom træ stadig møder træ, bugter bolden sig, mens friktion tager ferie. Det er fordi rullende friktion (
Kuglelejer udnytter dette smarte fysiktrick til at skabe overflader med utrolig lav friktion. Jetmotoraksler, urbevægelser og skateboardhjul har alle været kendt for at have kuglelejer af forskellige kvaliteter og friktionskoefficienter.
De fleste fidget-spinnere har et kugleleje lige i midten af legetøjet, hvilket er det, du holder, mens det drejer. Centret består af flere små bolde klemt mellem to cirkulære kanaler kaldet "den indre race" og den "ydre race." Uden boldene ville løbene spinde mod hinanden i kun et par øjeblikke, indtil glidende friktion erklærede sejr. Men takket være kuglerne mellem deres overflader kan løbene spinne meget længere, kun underlagt rullende friktion.
Hvordan kan jeg få min fidget spinner til at gå længere?
Det korte svar er dette: med en gnidningsfri overflade. Desværre uden superflydende helium eller nogle nanoteknologisk knowhow, er du usandsynligt at være i stand til at trække det ud for dine fidgeting behov.
Så vi står tilbage med strategier til at reducere friktionen i kuglelejet. En nem måde er smør lejet og rens snavs ud som kan øge friktionen mellem løbene. Hvis du designer din egen Fidget spinner, overveje mindre konventionelle materialer. Friktionen, der eksisterer mellem keramik og stål, er for eksempel langt mindre end stål på stål. Hvilket betyder, at to stålløb, der snurrer om keramiske kugler, for alvor kan opgradere dit fidgeting-spil.
Hvor længe kan jeg holde min Fidget Spinner i gang?
Det afhænger af vinkelhastigheden, som du startede med, skriver Rhett Allain, professor i fysik ved Southeastern Louisiana University, i KABLET. Allain placerede sin egen fidget spinner (ingen er sikker) under en laser for at beregne ændringshastigheden i vinkel position over tid (lignende at finde ud af den hastighed du kører ved at beregne hvor mange miles du tilbagelægger pr. time). Da spinneren sænker farten over tid, måtte Allain også beregne vinkelaccelerationen, eller den ret konstante hastighed, hvormed Fidget-spinneren bremser mod det uundgåelige.
Vinkelaccelerationen (α) kan også beregnes ved at dividere ændringen i vinkelhastighed (Δ⍵) med ændringen i tid (Δt), som lyder vanskelig, men det er i bund og grund det samme som at bede en chauffør om at beregne sin acceleration ved at dividere bilens aktuelle hastighed med hvad det var et minut siden. En lille smule albuefedt og matematik giver denne praktiske ligning:
α = Δ⍵ / Δt
Nu, takket være Allains laser, ved vi, at et godt spin kan give os en vinkelhastighed på omkring 140 radianer pr. sekund ved en vinkel acceleration på omkring -1.346 radianer pr. sekund (accelerationen er negativ, fordi Fidget-spinneren sænker farten, eller decelererer). Sæt disse tal i, og du vil opdage, at Δt= 104.011. Det er 104 sekunders herlig spin-tid.
Indrømmet, uden en laser, industrielle materialer og en fysiker, kan det være vanskeligt at teste nogen af disse ideer på egen hånd. Men det vil med garanti gøre dig til et hit omkring dine børn. God vinkelhastighed, søn, men du brug for at arbejde på den høje negative vinkelacceleration.
Virker hver gang.
