Ručni uređaji sa tri kraka koji se, pokretom ručnog zgloba, odsutno vrte između vaših prstiju, fidget spinners su na dobrom putu da postanu najbolja igračka niske tehnologije 2017. Otkako je pomama za fidget spinnerima uzela maha, proizvođači su zaradili milione (igračaka i dolara), škole su zabranile vetrenjače veličine dlana, a psiholozi su proglasili uređaje potencijalno terapeutski.
Ali kako oni funkcionišu i, što je najvažnije, kako ih naterati da se okreću duže i brže? Uđite u fiziku – svoju srednjoškolsku noćnu moru i ključ za vrpoljenu nirvanu.
Šta je Fidget Spinner?
Fidget spinneri su u suštini kuglični ležajevi sa malim trenjem. То је то.
Kada se dva predmeta pritisnu jedan o drugi, trenje ih sprečava da glatko klize. Ako pokušate da pomerite blok drveta preko drvenog poda, videćete da on na kraju prestaje da klizi zahvaljujući trenju između ova dva predmeta. Ali ako kotrljate drvenu loptu po istom podu, iako se drvo i dalje susreće sa drvetom, lopta vijuga dok trenje odlazi na odmor. To je zato što trenje kotrljanja (
Kuglični ležajevi koriste prednost ovog zgodnog fizičkog trika za stvaranje površina sa neverovatno malim trenjem. Osovine mlaznog motora, pokreti satova i točkovi za skejtbord su poznati po tome da imaju kuglične ležajeve različitih razreda i koeficijenata trenja.
Većina fidget spinnera ima kuglični ležaj tačno u sredini igračke, što je ono što držite dok se okreće. Centar se sastoji od nekoliko sićušnih loptica u sendviču između dva kružna kanala nazvana „unutrašnja trka“ i „spoljašnja трка." Bez loptica, trke bi se okretale jedna protiv druge samo nekoliko trenutaka, sve dok se ne proglasi trenje klizanja победа. Ali, zahvaljujući loptama između njihovih površina, trke se mogu okretati mnogo duže, podložne samo trenju kotrljanja.
Kako mogu da produžim svoj Fidget Spinner?
Kratak odgovor je sledeći: sa površinom bez trenja. Nažalost, bez supertečni helijum ili neke nanotehnološko znanje, malo je verovatno da ćete to moći da izvedete 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 rasa. Ako dizajnirate sopstveni Fidget spinner, razmotrite manje konvencionalne materijale. Trenje koje postoji između keramike i čelika, na primer, daleko je manje od čelika na čeliku. Što znači da bi dve čelične trke koje se vrte oko keramičkih loptica mogle ozbiljno da unaprede vašu igru vrpoljenja.
Koliko dugo mogu da držim svoj Fidget Spinner da se vrti?
To zavisi od ugaone brzine sa kojom ste počeli, piše Ret Alen, profesor fizike na Univerzitetu Jugoistočna Luizijana. WIRED. Alen je stavio svoj fidget spinner (niko nije bezbedan) pod laserom kako bi izračunao brzinu promene ugla položaj tokom vremena (nešto kao da izračunate brzinu kojom vozite računajući koliko milja prelazite po sat). Pošto se spiner vremenom usporava, Alen je takođe morao da izračuna ugaono ubrzanje, ili prilično konstantnu brzinu kojom Fidget spinner usporava ka neizbežnom.
Ugaono ubrzanje (α) se takođe može izračunati tako što se promena ugaone brzine (Δ⍵) podeli sa promenom vremena (Δt) što zvuči nezgodno, ali to je u suštini isto kao da kažete vozaču da izračuna svoje ubrzanje tako što će trenutnu brzinu automobila podeliti sa onim što je bila u jednom minutu pre. Malo masti za laktove i matematike daje ovu zgodnu jednačinu:
α = Δ⍵ / Δt
Sada, zahvaljujući Allain-ovom laseru, znamo da dobar obrt može da nam obezbedi ugaonu brzinu od oko 140 radijana u sekundi pod uglom ubrzanje od oko -1,346 radijana u sekundi (ubrzanje je negativno jer se Fidget spinner usporava, ili usporavanje). Uključite te brojeve i videćete 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 sami. Ali garantovano će vas učiniti hit oko vaše dece. Lepa ugaona brzina, sine, ali ti потреба da radi na tom velikom negativnom ugaonom ubrzanju.
Radi svaki put.
