Ručni uređaji s tri zupca koji se, pokretom zapešća, odsutno vrte između vaših prstiju, fidget spinners na dobrom su putu da postanu najbolja igračka niske tehnologije 2017. Otkako je ludost za fidget spinnerima uzela maha, proizvođači su zaradili milijune (igračaka i dolara), škole su zabranile vjetrenjače veličine dlana, a psiholozi su gadgete proglasili potencijalno terapeutski.
Ali kako djeluju i, što je najvažnije, kako ih možete učiniti da se vrte duže i brže? Uđite u fiziku – svoju srednjoškolsku noćnu moru i ključ za fidget spinner nirvanu.
Što je Fidget Spinner?
Fidget spinneri su u osnovi kuglični ležajevi niskog trenja. To je to.
Kada se dva predmeta pritisnu jedan o drugi, trenje im sprječava glatko klizanje. Ako pokušate gurnuti drveni blok preko drvenog poda, otkrit ćete da na kraju prestane kliziti zahvaljujući trenju između ova dva predmeta. Ali ako kotrljate drvenu loptu po istom podu, iako se drvo još uvijek susreće s drvetom, lopta vijuga dok trenje odlazi na odmor. To je zbog trenja kotrljanja (
Kuglični ležajevi koriste prednost ovog zgodnog fizičkog trika za stvaranje površina s nevjerojatno niskim trenjem. Osovine mlaznog motora, satovi i kotači za skateboard su poznati po tome da imaju kuglične ležajeve različitih razreda i koeficijenata trenja.
Većina fidget spinnera ima kuglični ležaj točno u sredini igračke, što je ono što držite dok se vrti. Središte se sastoji od nekoliko sićušnih loptica u sendviču između dva kružna kanala nazvana "unutarnja trka" i "vanjska utrka.” Bez loptica, utrke bi se okretale jedna protiv druge samo nekoliko trenutaka, sve dok se ne proglasi trenje klizanja pobjeda. No, zahvaljujući kuglicama između njihovih površina, utrke se mogu vrtjeti mnogo dulje, podložne samo trenju kotrljanja.
Kako mogu produljiti svoj Fidget Spinner?
Kratak odgovor je sljedeći: s površinom bez trenja. Nažalost, bez supertekući helij ili neki nanotehnološko znanje, malo je vjerojatno da ćete to moći izvesti za svoje vrpoljeće potrebe.
Dakle, ostaju nam strategije za smanjenje trenja unutar kugličnog ležaja. Jedan lak način je podmažite ležaj i očistite prljavštinu što može povećati trenje između utrka. Ako dizajnirate svoj vlastiti Fidget spinner, razmotriti manje konvencionalne materijale. Trenje koje postoji između keramike i čelika, na primjer, daleko je manje od čelika o čelik. Što znači da bi dvije čelične utrke koje se vrte oko keramičkih kuglica mogle ozbiljno nadograditi vašu igru vrpoljavanja.
Koliko dugo mogu držati svoj Fidget Spinner da se vrti?
To ovisi o kutnoj brzini s kojom ste započeli, piše Rhett Allain, profesor fizike na Sveučilištu Southeastern Louisiana. WIRED. Allain je svoj vlastiti fidget spinner (nitko nije siguran) stavio pod laser kako bi izračunao brzinu promjene kuta položaj tijekom vremena (nešto kao da izračunate brzinu kojom vozite računajući koliko milja prelazite po sat). Budući da se spinner s vremenom usporava, Allain je također morao izračunati kutno ubrzanje, odnosno prilično konstantnu brzinu kojom se Fidget spinner usporava prema neizbježnom.
Kutno ubrzanje (α) također se može izračunati dijeljenjem promjene kutne brzine (Δ⍵) s promjenom vremena (Δt) što zvuči nezgodno, ali to je u biti isto kao da kažete vozaču da izračuna svoje ubrzanje dijeleći trenutnu brzinu automobila s onim što je bila jedna minuta prije. Malo masti za lakat i matematike daje ovu zgodnu jednadžbu:
α = Δ⍵ / Δt
Sada, zahvaljujući Allainovom laseru, znamo da nam dobro okretanje može postići kutnu brzinu od oko 140 radijana u sekundi pri kutnom ubrzanje od oko -1,346 radiana u sekundi (akceleracija je negativna jer se Fidget spinner usporava, ili usporavanje). Uključite te brojeve i vidjet ćete da je Δt= 104,011. To je 104 sekunde veličanstvenog vremena okretanja.
Doduše, bez lasera, industrijskih materijala i fizičara, možda bi bilo teško testirati bilo koju od ovih ideja na svoju ruku. Ali zajamčeno će vas učiniti hitom oko vaše djece. Lijepa kutna brzina, sine, ali ti potreba raditi na tom velikom negativnom kutnom ubrzanju.
Radi svaki put.
