גאדג'טים תלת שיניים כף יד, שבעזרת תנועת היד מסתובבים בהיסח הדעת בין האצבעות, פידג'ט ספינרים נמצאים היטב בדרכם להפוך לצעצוע הלואו-טק המוביל של 2017. מאז שיגעון הפידג'ט ספינר התחיל, יצרנים הרוויחו מיליונים (של צעצועים ודולרים), בתי ספר אסרו על טחנות רוח בגודל דקל, ופסיכולוגים הכריזו על הגאדג'טים פוטנציאלי טיפולי.
אבל איך הם עובדים, והכי חשוב, איך אפשר לגרום להם להסתובב יותר ויותר מהר? היכנס לפיזיקה - הסיוט שלך בתיכון, והמפתח שלך להתעסק עם נירוונה ספינר.
מהו Fidget Spinner?
פידג'ט ספינרים הם בעצם מיסבים כדוריים בעלי חיכוך נמוך. זהו זה.
כאשר שני עצמים לוחצים אחד על השני, החיכוך מונע מהם להחליק בצורה חלקה. אם תנסו להחליק גוש עץ על פני רצפת עץ, תגלו שהוא מפסיק להחליק בסופו של דבר הודות לחיכוך בין שני העצמים הללו. אבל אם אתה מגלגל כדור עץ על אותה קומה, למרות שעץ עדיין פוגש עץ, הכדור מתפתל בזמן שהחיכוך לוקח חופשה. זה בגלל שחיכוך מתגלגל (כינוי שגוי) חלש בהרבה מחיכוך החלקה מהירה, מכיוון שמשטח המגע בין הכדור לרצפה הוא חסר חשיבות יחסית.
מיסבים כדוריים מנצלים את הטריק הפיזיקלי המסודר הזה כדי ליצור משטחים בעלי חיכוך נמוך להפליא. צירי מנועי סילון, תנועות שעונים וגלגלי סקייטבורד כולם ידועים כבעלי מיסבים כדוריים בדרגות שונות ומקדמי חיכוך.
לרוב ה-fidget spinners יש מיסב כדורי ממש במרכז הצעצוע, וזה מה שאתה מחזיק בזמן שהוא מסתובב. המרכז מורכב מכמה כדורים זעירים הדחוסים בין שני ערוצים עגולים הנקראים "הגזע הפנימי" וה"חיצוני". גזע." ללא הכדורים, המרוצים היו מסתובבים אחד נגד השני רק לכמה רגעים, עד שיוכרז חיכוך החלקה ניצחון. אבל, הודות לכדורים בין המשטחים שלהם, המירוצים יכולים להסתובב הרבה יותר זמן, בכפוף רק לחיכוך מתגלגל.
איך אני יכול להאריך את ה-Fidget Spinner שלי?
התשובה הקצרה היא זו: עם משטח נטול חיכוך. לצערי, בלי הליום סופר נוזלי או כמה ידע בננו-טק, לא סביר שתצליח לעשות זאת לצרכי ההתעסקות שלך.
אז נשארנו עם אסטרטגיות להפחתת החיכוך בתוך המיסב. דרך קלה אחת היא לשמן את המיסב ולנקות הלכלוך שעלול להגביר את החיכוך בין הגזעים. אם אתה מעצב פידג'ט ספינר משלך, לשקול חומרים פחות קונבנציונליים. החיכוך הקיים בין קרמיקה לפלדה, למשל, קטן בהרבה מפלדה על פלדה. מה שאומר ששני מרוצי פלדה שמסתובבים סביב כדורי קרמיקה יכולים לשדרג ברצינות את משחק הקשקוש שלך.
כמה זמן אוכל להחזיק את הפידג'ט ספינר שלי מסתובב?
זה תלוי במהירות הזוית שאיתה התחלת, כותב Rhett Allain, פרופסור לפיזיקה באוניברסיטת דרום מזרח לואיזיאנה. קווית. אליין הניח את הספינר שלו (אף אחד לא בטוח) מתחת ללייזר כדי לחשב את קצב השינוי בזווית מיקום לאורך זמן (בערך כמו להבין את המהירות שבה אתה נוהג על ידי חישוב כמה מיילים אתה מכסה לכל שָׁעָה). מכיוון שהספינר מאט עם הזמן, אלאן היה צריך לחשב גם את התאוצה הזוויתית, או את הקצב הקבוע למדי שבו מאט הספינר של פידג'ט לעבר הבלתי נמנע.
ניתן לחשב את התאוצה הזוויתית (α) גם על ידי חלוקת השינוי במהירות הזוויתית (Δ⍵) בשינוי בזמן (Δt) שנשמע מסובך, אבל זה בעצם כמו להגיד לנהג לחשב את התאוצה שלו על ידי חלוקת המהירות הנוכחית של המכונית בדקה אחת לִפנֵי. מעט שומן מרפקים ומתמטיקה מניבים את המשוואה השימושית הזו:
α = Δ⍵ / Δt
כעת, הודות ללייזר של אלאין, אנו יודעים שסיבוב טוב יכול להביא לנו מהירות זוויתית של כ-140 רדיאנים לשנייה בזווית תאוצה של כ-1.346 רדיאנים לשנייה (ההאצה שלילית מכיוון שה-Fidget spinner מאט, או האטה). חבר את המספרים האלה ותגלה ש-Δt= 104.011. זה 104 שניות של זמן ספין מפואר.
יש להודות, ללא לייזר, חומרים תעשייתיים ופיזיקאי, זה עלול להיות מסובך לבדוק כל אחד מהרעיונות הללו בעצמך. אבל מובטח שזה יהפוך אותך ללהיט בקרב הילדים שלך. מהירות זוויתית יפה, בן, אבל אתה צוֹרֶך לעבוד על תאוצה זווית שלילית גבוהה.
עובד בכל פעם.
