Håndholdte trekantede gadgets som, med et knips med håndleddet, tilfeldig snurrer mellom fingrene, fidget spinnere er på god vei til å bli det beste lavteknologiske leketøyet i 2017. Siden fidget-spinner-manien tok av, har produsenter tjent millioner (av leker og dollar), skoler har forbudt vindmøller på størrelse med palme, og psykologer har erklært gadgetene potensielt terapeutisk.
Men hvordan fungerer de, og viktigst av alt, hvordan kan du få dem til å spinne lengre og raskere? Gå inn i fysikk – marerittet ditt på videregående, og nøkkelen din til å fikse spinner-nirvana.
Hva er en fidget spinner?
Fidget spinners er i hovedsak lavfriksjon kulelager. Det er det.
Når to gjenstander presser mot hverandre, hindrer friksjon at de glir jevnt. Hvis du prøver å skyve en trekloss over et tregulv, vil du oppdage at den slutter å gli takket være friksjonen mellom disse to gjenstandene. Men hvis du ruller en trekule over den samme etasjen, selv om tre fortsatt møter tre, bukter ballen seg mens friksjonen tar ferie. Det er fordi rullende friksjon (
Kulelager drar nytte av dette pene fysikktrikset for å lage overflater med utrolig lav friksjon. Jetmotoraksler, klokkebevegelser og skateboardhjul har alle vært kjent for å ha kulelager av forskjellige grader og friksjonskoeffisienter.
De fleste fidget-spinnere har et kulelager midt på leketøyet, som er det du holder mens det spinner. Senteret består av flere små kuler klemt mellom to sirkulære kanaler kalt "den indre rase" og den "ytre" løp." Uten ballene ville løpene spinne mot hverandre i bare noen få øyeblikk, inntil glidende friksjon ble erklært seier. Men takket være ballene mellom overflatene kan løpene spinne mye lenger, bare utsatt for rullende friksjon.
Hvordan kan jeg få Fidget Spinneren til å gå lenger?
Det korte svaret er dette: med en friksjonsfri overflate. Dessverre uten superflytende helium eller noen nanoteknologisk kunnskap, er det usannsynlig at du vil være i stand til å gjøre det for dine urolige behov.
Så vi sitter igjen med strategier for å redusere friksjonen i kulelageret. En enkel måte er smør lageret og rens ut smuss som kan øke friksjonen mellom løpene. Hvis du designer din egen Fidget-spinner, vurdere mindre konvensjonelle materialer. Friksjonen som eksisterer mellom keramikk og stål, for eksempel, er langt mindre enn stål på stål. Noe som betyr at to stålløp som snurrer rundt keramiske kuler kan seriøst oppgradere fidgeting-spillet ditt.
Hvor lenge kan jeg holde Fidget Spinneren i gang?
Det avhenger av vinkelhastigheten du startet med, skriver Rhett Allain, professor i fysikk ved Southeastern Louisiana University, i KABLET. Allain plasserte sin egen fidget spinner (ingen er trygg) under en laser for å beregne endringshastigheten i vinkelen posisjon over tid (som å finne ut hastigheten du kjører ved å beregne hvor mange mil du tilbakelegger pr. time). Siden spinneren bremser ned over tid, måtte Allain også beregne vinkelakselerasjonen, eller den ganske konstante hastigheten som Fidget-spinneren bremser mot det uunngåelige.
Vinkelakselerasjonen (α) kan også beregnes ved å dele endringen i vinkelhastighet (Δ⍵) med endringen i tid (Δt) som høres vanskelig ut, men det er i hovedsak det samme som å fortelle en sjåfør om å beregne akselerasjonen hans ved å dele bilens nåværende hastighet med hva det var ett minutt siden. Litt albuefett og matematikk gir denne praktiske ligningen:
α = Δ⍵ / Δt
Nå, takket være Allains laser, vet vi at et godt spinn kan gi oss en vinkelhastighet på rundt 140 radianer per sekund ved en vinkel akselerasjon på omtrent -1,346 radianer per sekund (akselerasjonen er negativ fordi Fidget-spinneren bremser ned, eller bremser). Plugg inn disse tallene, og du vil finne at Δt= 104.011. Det er 104 sekunder med strålende spinntid.
Riktignok, uten en laser, industrielle materialer og en fysiker, kan det være vanskelig å teste noen av disse ideene på egen hånd. Men det vil garantert gjøre deg til en hit rundt barna dine. Fin vinkelhastighet, sønn, men du trenge å jobbe med den høye negative vinkelakselerasjonen.
Fungerer hver gang.
