Vreckové trojzubé pomôcky, ktoré sa pohybom zápästia neprítomne krútia medzi vašimi prstami, fidget spinnery sú na dobrej ceste stať sa top low-tech hračkou roku 2017. Odkedy sa začalo šialenstvo fidget spinnerov, výrobcovia zarobili milióny (hračiek a dolárov), školy zakázali veterné mlyny o veľkosti dlane a psychológovia vyhlásili, že tieto zariadenia potenciálne terapeutické.
Ako však fungujú a čo je najdôležitejšie, ako ich prinútiť točiť sa dlhšie a rýchlejšie? Vstúpte do fyziky – vašej nočnej mory zo strednej školy a kľúča k nirváne fidget spinner.
Čo je to Fidget Spinner?
Fidget spinnery sú v podstate guľkové ložiská s nízkym trením. to je všetko.
Keď sa dva predmety tlačia na seba, trenie bráni ich hladkému posúvaniu. Ak sa pokúsite posunúť drevený blok po drevenej podlahe, zistíte, že sa nakoniec prestane posúvať vďaka treniu medzi týmito dvoma predmetmi. Ale ak hádžete drevenú guľu po tej istej podlahe, aj keď sa drevo stále stretáva s drevom, guľa sa kľukatí pozdĺž, pretože trenie si vezme dovolenku. Je to preto, že valivé trenie (
Guličkové ložiská využívajú tento úhľadný fyzikálny trik na vytvorenie povrchov s neuveriteľne nízkym trením. Je známe, že hriadele prúdových motorov, strojčeky hodiniek a kolieska skateboardu obsahujú guľôčkové ložiská rôznych tried a koeficientov trenia.
Väčšina fidget spinnerov má guľôčkové ložisko priamo v strede hračky, ktoré držíte, keď sa točí. Stred pozostáva z niekoľkých malých guľôčok vložených medzi dva kruhové kanály nazývané „vnútorná rasa“ a „vonkajšia rasa“. preteky.” Bez loptičiek by sa preteky otáčali proti sebe len na pár okamihov, kým by sa nevyhlásilo klzné trenie víťazstvo. Ale vďaka guľôčkam medzi ich povrchmi sa preteky môžu točiť oveľa dlhšie, len pri valivého trenia.
Ako môžem predĺžiť svoj Fidget Spinner?
Krátka odpoveď je takáto: s povrchom bez trenia. Bohužiaľ, bez superkvapalné hélium alebo nejaké know-how v oblasti nanotechnológií, je nepravdepodobné, že by ste to dokázali vytiahnuť pre svoje potreby.
Zostali nám teda stratégie na zníženie trenia v guľôčkovom ložisku. Jeden jednoduchý spôsob je namažte ložisko a vyčistite nečistoty čo môže zvýšiť trenie medzi rasami. Ak navrhujete svoj vlastný Fidget spinner, zvážiť menej konvenčné materiály. Trenie, ktoré existuje napríklad medzi keramikou a oceľou, je oveľa menšie ako trenie ocele o oceľ. Čo znamená, že dve oceľové preteky, ktoré sa točia okolo keramických guľôčok, by mohli vážne vylepšiť vašu vrtkavú hru.
Ako dlho môžem nechať svoj Fidget Spinner točiť?
To závisí od uhlovej rýchlosti, s ktorou ste začínali, píše Rhett Allain, profesor fyziky na Univerzite v juhovýchodnej Louisiane. WIRED. Allain umiestnil svoj vlastný fidget spinner (nikto nie je v bezpečí) pod laser, aby vypočítal rýchlosť zmeny uhla pozíciu v priebehu času (niečo ako zisťovanie rýchlosti, ktorou jazdíte, vypočítaním toho, koľko míľ prejdete za hodina). Keďže sa spinner v priebehu času spomaľuje, Allain musel vypočítať aj uhlové zrýchlenie alebo pomerne konštantnú rýchlosť, ktorou sa Fidget spinner spomaľuje smerom k nevyhnutnému.
Uhlové zrýchlenie (α) možno vypočítať aj vydelením zmeny uhlovej rýchlosti (Δ⍵) zmenou času (Δt), čo znie komplikovane, ale je to v podstate to isté, ako keby ste povedali vodičovi, aby vypočítal svoje zrýchlenie vydelením aktuálnej rýchlosti auta hodnotou jednej minúty pred. Trochu mastnoty na lakte a matematiky dáva túto užitočnú rovnicu:
α = Δ⍵ / Δt
Teraz, vďaka Allainovmu laseru, vieme, že dobrá rotácia nám môže priniesť uhlovú rýchlosť asi 140 radiánov za sekundu pri uhlovom zrýchlenie asi -1,346 radiánov za sekundu (zrýchlenie je záporné, pretože Fidget spinner spomaľuje, resp. spomaľovanie). Zapojte tieto čísla a zistíte, že Δt= 104,011. To je 104 sekúnd úžasného času točenia.
Je pravda, že bez lasera, materiálov priemyselnej kvality a fyzika môže byť zložité otestovať ktorýkoľvek z týchto nápadov na vlastnej koži. Ale zaručene sa stanete hitom medzi vašimi deťmi. Pekná uhlová rýchlosť, synak, ale ty potrebu pracovať na tomto vysokom negatívnom uhlovom zrýchlení.
Funguje zakaždým.
