Dreizackige tragbare Geräte, die mit einer Handbewegung abwesend zwischen Ihren Fingern herumwirbeln, zappeln Spinner sind auf dem besten Weg, das beste Low-Tech-Spielzeug des Jahres 2017 zu werden. Seit der Fidget-Spinner-Wahn aufgekommen ist, haben Hersteller Millionen (mit Spielzeug und Dollar) verdient, Schulen haben die handtellergroßen Windmühlen verboten und Psychologen haben die Geräte deklariert potenziell therapeutisch.
Aber wie funktionieren sie und vor allem, wie kann man sie länger und schneller drehen lassen? Betreten Sie die Physik – Ihr Highschool-Albtraum und Ihr Schlüssel zum Zappeln im Spinner-Nirvana.
Was ist ein Fidget-Spinner?
Fidget Spinner sind im Wesentlichen reibungsarme Kugellager. Das ist es.
Wenn zwei Gegenstände gegeneinander drücken, verhindert die Reibung ein reibungsloses Gleiten. Wenn Sie versuchen, einen Holzblock über einen Holzboden zu schieben, werden Sie feststellen, dass er aufgrund der Reibung zwischen diesen beiden Objekten irgendwann aufhört zu gleiten. Aber wenn Sie eine Holzkugel über denselben Boden rollen, obwohl Holz immer noch auf Holz trifft, schlängelt sich die Kugel, da die Reibung Urlaub macht. Das liegt daran, dass die Rollreibung (
Kugellager nutzen diesen netten physikalischen Trick, um unglaublich reibungsarme Oberflächen zu schaffen. Es ist bekannt, dass Wellen von Düsentriebwerken, Uhrwerke und Skateboardräder Kugellager verschiedener Güteklassen und Reibungskoeffizienten aufweisen.
Die meisten Fidget-Spinner haben ein Kugellager direkt in der Mitte des Spielzeugs, das Sie beim Drehen halten. Das Zentrum besteht aus mehreren kleinen Kugeln, die zwischen zwei kreisförmigen Kanälen angeordnet sind, die als „innere Bahn“ und „äußere“ bezeichnet werden Rennen." Ohne die Kugeln würden sich die Laufbahnen nur wenige Augenblicke lang gegeneinander drehen, bis die Gleitreibung erklärt wird Sieg. Aber dank der Kugeln zwischen ihren Oberflächen können sich die Laufringe viel länger drehen und unterliegen nur der Rollreibung.
Wie kann ich meinen Fidget Spinner länger machen?
Die kurze Antwort lautet: mit einer reibungsfreien Oberfläche. Leider ohne superflüssiges Helium oder einige Nanotech-Know-how, ist es unwahrscheinlich, dass Sie das für Ihre zappelnden Bedürfnisse schaffen.
Es bleiben also Strategien zur Reduzierung der Reibung im Kugellager. Ein einfacher Weg ist der Lager schmieren und Schmutz entfernen das kann die Reibung zwischen den Rennen erhöhen. Wenn Sie Ihren eigenen Fidget-Spinner entwerfen, Betrachten Sie weniger konventionelle Materialien. Die Reibung zwischen Keramik und Stahl ist beispielsweise weit geringer als die von Stahl auf Stahl. Das bedeutet, dass zwei Stahlrennen, die sich um Keramikkugeln drehen, Ihr Zappelspiel ernsthaft verbessern könnten.
Wie lange kann ich meinen Fidget Spinner drehen lassen?
Das hängt von der Winkelgeschwindigkeit ab, mit der Sie angefangen haben, schreibt Rhett Allain, Physikprofessor an der Southeastern Louisiana University, in VERDRAHTET. Allain platzierte seinen eigenen Zappelspinner (niemand ist sicher) unter einen Laser, um die Änderungsrate des Winkels zu berechnen Position im Zeitverlauf (in etwa so, als würde man die Geschwindigkeit ermitteln, mit der man fährt, indem man berechnet, wie viele Meilen man pro zurücklegt Stunde). Da der Spinner mit der Zeit langsamer wird, musste Allain auch die Winkelbeschleunigung berechnen, oder die ziemlich konstante Geschwindigkeit, mit der der Fidget-Spinner auf das Unvermeidliche verlangsamt wird.
Die Winkelbeschleunigung (α) kann auch berechnet werden, indem man die Änderung der Winkelgeschwindigkeit (Δ⍵) durch die Zeitänderung (Δt) dividiert, was schwierig klingt, aber es ist im Wesentlichen dasselbe, als würde man einem Fahrer sagen, dass er seine Beschleunigung berechnen soll, indem er die aktuelle Geschwindigkeit des Autos durch die Minute dividiert vor. Ein bisschen Ellenbogenfett und Mathematik ergeben diese praktische Gleichung:
α = Δ⍵ / Δt
Dank Allains Laser wissen wir jetzt, dass ein guter Spin eine Winkelgeschwindigkeit von etwa 140 Radiant pro Sekunde bei einem Winkel. erreichen kann Beschleunigung von etwa -1.346 Radiant pro Sekunde (die Beschleunigung ist negativ, weil der Fidget-Spinner langsamer wird, oder verlangsamen). Setzen Sie diese Zahlen ein und Sie werden feststellen, dass Δt= 104.011 ist. Das sind 104 Sekunden herrliche Drehzeit.
Zugegeben, ohne Laser, industrietaugliche Materialien und einen Physiker kann es schwierig sein, eine dieser Ideen selbst zu testen. Aber es ist garantiert, dass Sie bei Ihren Kindern zum Hit werden. Schöne Winkelgeschwindigkeit, mein Sohn, aber du brauchen um an dieser hohen negativen Winkelbeschleunigung zu arbeiten.
Funktioniert jedes Mal.
