Draagbare driepuntige gadgets die, met een beweging van de pols, afwezig tussen je vingers ronddraaien, fidget spinners zijn goed op weg om het beste low-tech speelgoed van 2017 te worden. Sinds de fidget spinner-rage begon, hebben fabrikanten miljoenen (aan speelgoed en dollars) verdiend, hebben scholen de palm-sized windmolens verboden en hebben psychologen de gadgets verklaard potentieel therapeutisch.
Maar hoe werken ze en, belangrijker nog, hoe kun je ze langer en sneller laten draaien? Betreed de natuurkunde - je nachtmerrie op de middelbare school en je sleutel tot fidget spinner nirvana.
Wat is een fidget-spinner?
Fidget spinners zijn in wezen wrijvingsarme kogellagers. Dat is het.
Wanneer twee voorwerpen tegen elkaar drukken, zorgt wrijving ervoor dat ze niet soepel kunnen schuiven. Als je een blok hout over een houten vloer probeert te schuiven, zul je merken dat het uiteindelijk stopt met schuiven dankzij de wrijving tussen deze twee objecten. Maar als je een houten bal over diezelfde vloer rolt, hoewel hout nog steeds hout ontmoet, slingert de bal mee terwijl wrijving een vakantie neemt. Dat komt omdat rolwrijving (
Kogellagers maken gebruik van deze handige natuurkundige truc om ongelooflijk wrijvingsarme oppervlakken te creëren. Van straalmotorassen, uurwerken en skateboardwielen is bekend dat ze kogellagers van verschillende kwaliteiten en wrijvingscoëfficiënten hebben.
De meeste fidget-spinners hebben een kogellager in het midden van het speelgoed, dat is wat je vasthoudt terwijl het draait. Het centrum bestaat uit verschillende kleine balletjes die zijn ingeklemd tussen twee cirkelvormige kanalen die de "binnenste race" en de "buitenste" worden genoemd ras." Zonder de ballen zouden de races slechts enkele ogenblikken tegen elkaar draaien, totdat glijdende wrijving werd verklaard zege. Maar dankzij de ballen tussen hun oppervlakken kunnen de races veel langer draaien, alleen onderhevig aan rollende wrijving.
Hoe kan ik mijn Fidget Spinner langer laten werken?
Het korte antwoord is dit: met een wrijvingsloos oppervlak. Helaas, zonder supervloeibaar helium of zo nanotech-knowhow, het is onwaarschijnlijk dat u dat kunt doen voor uw friemelende behoeften.
We blijven dus zitten met strategieën om wrijving in het kogellager te verminderen. Een gemakkelijke manier is de smeer het lager en verwijder vuil dat kan de wrijving tussen de rassen vergroten. Als u uw eigen Fidget-spinner ontwerpt, overweeg minder conventionele materialen. De wrijving tussen bijvoorbeeld keramiek en staal is veel minder dan staal op staal. Wat betekent dat twee stalen races die rond keramische ballen draaien, je friemelende spel serieus kunnen verbeteren.
Hoe lang kan ik mijn Fidget Spinner laten draaien?
Dat hangt af van de hoeksnelheid waarmee je begon, schrijft Rhett Allain, een professor in de natuurkunde aan de Southeastern Louisiana University, in BEDRADE. Allain plaatste zijn eigen fidget spinner (niemand is veilig) onder een laser om de mate van verandering in hoek te berekenen positie in de loop van de tijd (zoals het berekenen van de snelheid die u rijdt door te berekenen hoeveel mijlen u per jaar aflegt) uur). Omdat de spinner in de loop van de tijd langzamer gaat werken, moest Allain ook de hoekversnelling berekenen, of de redelijk constante snelheid waarmee de Fidget-spinner afremt naar het onvermijdelijke.
De hoekversnelling (α) kan ook worden berekend door de verandering in hoeksnelheid (Δ⍵) te delen door de verandering in tijd (Δt), wat lastig klinkt, maar het is in wezen hetzelfde als een bestuurder vertellen zijn of haar acceleratie te berekenen door de huidige snelheid van de auto te delen door wat het was een minuut geleden. Een beetje elleboogvet en wiskunde levert deze handige vergelijking op:
α = Δ⍵ / Δt
Nu, dankzij de laser van Allain, weten we dat een goede spin ons een hoeksnelheid van ongeveer 140 radialen per seconde kan opleveren bij een hoeksnelheid versnelling van ongeveer -1,346 radialen per seconde (de versnelling is negatief omdat de Fidget-spinner vertraagt, of vertragen). Vul die getallen in en je zult zien dat Δt= 104.011. Dat is 104 seconden glorieuze spintijd.
Toegegeven, zonder een laser, materialen van industriële kwaliteit en een fysicus, kan het lastig zijn om een van deze ideeën zelf uit te testen. Maar het zal je gegarandeerd een hit maken bij je kinderen. Mooie hoeksnelheid, zoon, maar jij nodig hebben om aan die hoge negatieve hoekversnelling te werken.
Werkt elke keer.
