Handhållna tredelade prylar som, med ett snurrande med handleden, frånvarande snurrar mellan fingrarna, fidget spinners är på god väg att bli den bästa lågteknologiska leksaken 2017. Sedan fidget spinner-vanan tog fart har tillverkare tjänat miljoner (av leksaker och dollar), skolor har förbjudit väderkvarnarna i palmstorlek och psykologer har deklarerat prylarna potentiellt terapeutiskt.
Men hur fungerar de och, viktigast av allt, hur kan du få dem att snurra längre och snabbare? Gå in i fysiken – din mardröm på gymnasiet och din nyckel för att pirra spinnernirvana.
Vad är en fidget spinner?
Fidget spinners är i huvudsak lågfriktionskullager. Det är allt.
När två föremål trycker mot varandra hindrar friktion dem från att glida smidigt. Om du försöker skjuta ett träblock över ett trägolv, kommer du att upptäcka att det slutar glida till slut tack vare friktionen mellan dessa två föremål. Men om du rullar en träkula över samma golv, trots att trä fortfarande möter trä, slingrar bollen sig när friktionen tar semester. Det beror på att rullande friktion (
Kullager drar fördel av detta snygga fysiktrick för att skapa ytor med otroligt låg friktion. Jetmotoraxlar, klockrörelser och skateboardhjul har alla varit kända för att ha kullager av olika kvaliteter och friktionskoefficienter.
De flesta fidget spinners har ett kullager mitt i leksaken, vilket är vad du håller när den snurrar. Mitten består av flera små bollar inklämda mellan två cirkulära kanaler som kallas "den inre rasen" och den "yttre lopp." Utan bollarna skulle loppen snurra mot varandra i bara några ögonblick, tills glidfriktion deklarerades seger. Men tack vare bollarna mellan deras ytor kan loppen snurra mycket längre, bara föremål för rullande friktion.
Hur kan jag få min Fidget Spinner att bli längre?
Det korta svaret är detta: med en friktionsfri yta. Tyvärr utan superflytande helium eller några nanoteknisk kunskap, är det osannolikt att du kommer att kunna göra det för dina pirrande behov.
Så vi har strategier för att minska friktionen i kullagret. Ett enkelt sätt är smörj lagret och rengör smuts som kan öka friktionen mellan raserna. Om du designar din egen Fidget spinner, överväga mindre konventionella material. Friktionen som finns mellan keramik och stål är till exempel mycket mindre än stål på stål. Vilket betyder att två stållopp som snurrar runt keramiska kulor på allvar kan uppgradera ditt fidgetande spel.
Hur länge kan jag hålla min Fidget Spinner igång?
Det beror på vinkelhastigheten som du började med, skriver Rhett Allain, professor i fysik vid Southeastern Louisiana University, i TRÅDBUNDEN. Allain placerade sin egen fidget spinner (ingen är säker) under en laser för att beräkna förändringshastigheten i vinkel position över tid (som att räkna ut hastigheten du kör genom att beräkna hur många mil du tillryggalägger per timme). Eftersom spinnern saktar ner med tiden var Allain också tvungen att beräkna vinkelaccelerationen, eller den ganska konstanta hastigheten med vilken Fidget-spinnaren saktar ner mot det oundvikliga.
Vinkelaccelerationen (α) kan också beräknas genom att dividera förändringen i vinkelhastighet (Δ⍵) med förändringen i tid (Δt) vilket låter knepigt, men det är i princip samma sak som att säga åt en förare att beräkna sin acceleration genom att dividera bilens nuvarande hastighet med vad den var en minut sedan. Lite armbågsfett och matematik ger denna praktiska ekvation:
α = Δ⍵ / Δt
Nu, tack vare Allains laser, vet vi att ett bra spinn kan ge oss en vinkelhastighet på cirka 140 radianer per sekund i en vinkel acceleration på cirka -1,346 radianer per sekund (accelerationen är negativ eftersom Fidget-spinnaren saktar ner, eller bromsa in). Koppla in dessa siffror och du kommer att se att Δt= 104.011. Det är 104 sekunder av strålande snurrtid.
Visserligen kan det vara svårt att testa någon av dessa idéer på egen hand utan en laser, industriella material och en fysiker. Men det kommer garanterat att göra dig till en hit bland dina barn. Bra vinkelhastighet, min son, men du behöver att arbeta med den höga negativa vinkelaccelerationen.
Fungerar varje gång.
