Для чего нужен волчок

Волчок, юла

Эта игрушка давно отпраздновала 100-летний юбилей, в нее играют дети с давних времен и она уже считается классической игрушкой для самых маленьких. Конечно, это волчок или юла. Волчок, или юла – это игрушка, вращающаяся вокруг своей оси, при этом сохраняющая опору и удерживающаяся в вертикальном положении. При уменьшении скорости вращения угол наклона уменьшается, и, в конце концов, при полной остановке он падает. Прообразом волчка является пластина конусообразной формы из рога или кости. Такие «игрушки» археологи довольно часто встречают при раскопках стоянок первобытных людей.

Где именно появились первые волчки неизвестно. Но доподлинно установлено, что играли в них на всех континентах. В Австралии в те далекие времена волчок представлял собой длинный плоский кусок дерева с привязанной веревкой к одному из его концов. Он считался магическим, благодаря нанесенным на него заклинаниям и рисункам. В древней Японии волчки были неотъемлемым атрибутом актеров и фокусников, которые показывали с их помощью завораживающие иллюзионные шоу, пользующиеся огромной популярностью на протяжении длительного времени. В Африке волчки применялись также как веретено для пряжи и розжига огня. А в Древней Греции с волчками игрались не только дети, но и взрослые, организуя целые турниры. О чем говорят найденные археологами манускрипты.

Во времена Средневековья волчок был сделан из дерева и имел примитивную форму и и раскручивался двумя ладонями. Это могло быть простое яблоко или груша, нанизанная на прут, или обыкновенный желудь, в редких случаях – морская раковина, наполненная воском для равновесия. Но с течением времени форма волчков усложнялась, мастера придумывали новые оригинальные решения, как сделать изделие интересней, эстетичней и практичней.

Переломным моментом стал 1880 год, когда однажды талантливый и предприимчивый немецкий игрушечный мастер Лоренцо Больц решил создать юлу для маленьких детей, чтобы она была и интересна для них, и безопасна. Он придумал вставить механизм с гайкой – вращающуюся ручку, который позволял ей крутиться без раскручивания, ведь маленькие детки не могли еще выполнять этих действий. Игрушка сразу же была запатентована. Но совершенствование игрушки продолжалось. Вскоре ученик Лоренцо –Питер Больц наделил волчок голосом. Он придумал проделать небольшие отверстия в игрушке, через которые бы проходил воздух и во время кружения издавал жужжащий звук. И уже в 1937 году игрушка могла проигрывать несложные детские мелодии. Так на свет появился музыкальный волчок, который сразу заслужил успех у детской аудитории.

В Советском Союзе юла появилась на прилавках игрушечных магазинов лишь в 1960-е годы юла. К этому времени её уже делали из самых разных материалов: дерева, пластика, самых разные размеров и цветов. Юла – это игрушка, которая во время вращения сохраняет устойчивость на одной точке опоры. Для малышей существуют модели, которые заводятся простым нажатием на кнопку. Это может сделать сам малыш или его родители, а ребенок с удовольствием будет наблюдать за вращающимся волчком.

Есть классические модели юлы, изготовленные из пластика, дерева или металла. Некоторые модели при вращении издают шуршаший звук, если внутри волчка находятся много ярких фигурок или шариков, или даже играют простую мелодию. Знакомить детей с юлой лучше пораньше, где-то с шести месяцев. Пусть ребенок потрогает ее, повертит в руках и посмотрит, как родители делают так, что бы она вертелась, издавала звуки.

Посадите малыша возле себя на пол и покажите ему игрушку. Запустите юлу, яркие краски, шуршащие звуки или мелодия, которые издает игрушка, привлекут внимание малыша. Пусть он посмотрит, как игрушка кружится, а затем дате ему самому попробовать запустить юлу. Вместе запустите волчок, потом дайте ребенку попробовать это сделать самому. Играя с волчками, дети развивают мелкую моторику рук и учатся выстраивать причинно-следственные связи. Игры с юлой развивают наблюдательность и упражняют внимание малыша, вырабатывают зрительно-моторную координацию; отрабатывают новые движения и совершенствуют уже имеющиеся.

Модели волчков для детей от трех лет совмещает в себе игру и познание мира. Играя в юлу, ребенок может освоить счет, названия животных, геометрических фигур, цифры и буквы, цвета. Музыкальная модель развивает музыкальный вкус и слух у детей. Сейчас на прилавках магазинов можно увидеть музыкальную юлу, юлу со световыми эффектами, с различными фигурками или шариками внутри пластмассового конуса, юлу на подставке или без, и многие-многие другие модели. Юлы выпускают многие известные производители игрушек. Из наиболее популярных и известных: «Stellar», «Simba», «Little Tikes», «B Dot», «Kiddieland» и другие.

Источник

Игрушка с историей! (3 фото + 1 видео)

В древней Японии волчки были неотъемлемым атрибутом актеров и фокусников, которые показывали с их помощью завораживающие иллюзионные шоу, пользующиеся огромной популярностью на протяжении длительного времени.

В Латинской Америке и Африке волчки применялись и в рабочих целях: как веретено для пряжи или приспособление для быстрого розжига огня.

Самые первые юлы имели примитивную форму и запускались простым движением руки. Это могло быть простое яблоко или груша, нанизанная на прут, или обыкновенный желудь, в редких случаях – морская раковина, наполненная воском для равновесия. Но с течением времени форма волчков усложнялась, мастера придумывали новые оригинальные решения, как сделать изделие интересней, эстетичней и практичней.

В Африке волчки применялись также и для розжига огня. А в Древней Греции с волчками игрались не только дети, но и взрослые, организуя целые турниры. О чем говорят найденные археологами манускрипты. Во времена Средневековья волчок был сделан из дерева и раскручивался двумя ладонями.

Начиная с XVIII столетия юлы становятся излюбленной игрушкой детей многих стран Европы. В Америке волчок становится популярен с XIX века. С этого же времени волчок приобретает ту форму, каким мы знаем его сегодня. Это произошло благодаря трудам талантливого и предприимчивого немецкого игрушечного мастера Лоренца Больца. Будучи сам выходцем из маленькой провинции, Лоренцо старался превосходить даже очень прославленных игрушечных мастеров своей находчивостью и оригинальностью. Однажды он решил создать юлу для маленьких детей, чтобы она была и интересна для них, и безопасна. Для этого Лоренцо придумал вставить механизм с гайкой, который позволял ей крутиться без раскручивания, ведь маленькие детки не могли еще выполнять этих действий. Получилось очень даже хорошо, так что Лоренцо запатентовал свое изобретение, которое, пройдя сквозь годы и десятилетия, внешне практически не изменилось

Но совершенствование волчка продолжалось. Ученик Лоренцо, Петер Больц, придумал, что юлу можно наделить голосом. Для этого всего лишь нужно было проделать небольшие отверстия в игрушке, через которые бы проходил воздух и во время кружения издавал жужжащий звук. К 1937 году мастера так наловчились, что научились создавать многотональные звуки волчков, которые вполне можно было использовать в своеобразных оркестрах.

В Советском Союзе массовое производство металлических и пластиковых волчков и юл началось в 1960–70-х. Разноцветные металлические вертушки просто-таки завораживали ребятишек радужными узорами на корпусе и своим гудением. Пластмассовые волчки с цирковым всадником внутри или упряжкой лошадок, скачущих по заснеженному лесу, так гудеть не умели, да и ломались чаще. Но малыши всё равно их очень любили.

Многие родители считают, что юла – это просто забавная игрушка, которая не несет никакой иной функции, кроме игровой. На самом деле юла полезна для развития малыша. Она стимулирует ребенка к активным действиям, развивает координацию движения, ловкость. В настоящее время производятся различные модели этой игрушки. Они имеют различную фактуру, что способствует развитию у ребенка тактильных ощущений, мелкой моторики. Яркие цвета юлы, забавные формы радуют ребенка, увлекают и стимулируют зрение.

Преимущества выбора юлы в виде подарка:

Юла совмещает в себе игру и познание мира. Игрушка можно подарить ребенку от полугода и он будет увлечен ею несколько лет.

Некоторые модели включают обучающие программы, ребенок, играя, может освоить счет, названия животных, геометрических фигур, цифры и буквы, цвета.

Звуковые эффекты, которыми сопровождается вращение юлы, радуют ребенка, не давая ему скучать. Музыкальная модель развивает музыкальный вкус и слух у детей.

Юлы выпускают многие известные производители игрушек. Из наиболее популярных и известных: Stellar, Simba, Little Tikes, B Dot, Kiddieland и другие.

В 1960-е годы юла появилась на прилавках советских магазинов. К этому времени её уже делали из самых разных материалов, окрашивали яркими рисунками и узорами и наделяли «умением» играть мелодии.

Вот такая она – юла!

Любимая игрушка многих поколений – Юла (волчок)

2021-04-19T13:43:53+03:00

Источник

masterok

Мастерок.жж.рф

Хочу все знать

Одной из самых любимых и популярных игрушек разных поколений является юла или как ее раньше называли – волчок. Игрушка имеет богатую историю. Еще в каменном веке дети играли подобием волчка. Это была пластинка из роговой кости. В Австралии аборигены изготавливали волчки из дерева в форме рыбы. Древние славяне предпочитали делать конусообразные деревянные волчки, которые раскачивались с помощью длинной веревочки.

За время существования было придумано более ста вариаций юлы. В разных странах юла называется по-разному: в Испании – пеон, в Южной Америке – пеонца, в Мексике – тромпо.

Сегодня сложно сказать, кто и когда точно изобрел такую замечательную игрушку, как волчок, потому что она создавалась разными народами, в разных уголках мира. Известно, что еще в Древней Греции люди создавали волчки, причем в те далекие времена они были не только детской забавой, но и видом спорта. Об этом нам говорят чудом сохранившиеся рисунки и манускрипты, найденные археологами во время раскопок на территории Греции.
В древней Японии волчки были неотъемлемым атрибутом актеров и фокусников, которые показывали с их помощью завораживающие иллюзионные шоу, пользующиеся огромной популярностью на протяжении длительного времени.

В Латинской Америке и Африке волчки применялись и в рабочих целях: как веретено для пряжи или приспособление для быстрого розжига огня.
Самые первые юлы имели примитивную форму и запускались простым движением руки. Это могло быть простое яблоко или груша, нанизанная на прут, или обыкновенный желудь, в редких случаях – морская раковина, наполненная воском для равновесия. Но с течением времени форма волчков усложнялась, мастера придумывали новые оригинальные решения, как сделать изделие интересней, эстетичней и практичней.

В Африке волчки применялись также и для розжига огня. А в Древней Греции с волчками игрались не только дети, но и взрослые, организуя целые турниры. О чем говорят найденные археологами манускрипты. Во времена Средневековья волчок был сделан из дерева и раскручивался двумя ладонями.
С этой целью юлы делали более тяжелыми, порой стержень удлиняли, чтобы оборотов вращения было больше, или наматывали бечевку. После мастера задумались над тем, чтобы сделать юлу вертикальной, так как главной проблемой игрушки было то, что она постоянно падала. Для того, чтобы придать ей устойчивое вертикальное положение, стали делать небольшие ручки, а для того, чтобы волчок вращался почти до бесконечности, его хлестали кнутом с особым размахом, а еще бросали на ледяную поверхность.

Волчок, юла — игрушка (и не только), которая, в общем случае, во время вращения сохраняет устойчивость на одной точке опоры.

Быстро вращающийся волчок не падает (закон сохранения момента импульса препятствует падению), но постепенно из-за трения угловая скорость собственного вращения уменьшается. Когда скорость вращения становится недостаточно большой, ось волчка начинает спиралеобразно отклоняться от вертикали (прецессировать), и в конце концов волчок прекращает вращение и падает.

По сути, юла является простейшим примером гироскопа. Но ребенок не знает законов физики, поэтому для него это волшебная игрушка, которая чудесным способом сохраняет стойкость при вращении, имея только одну точку опоры. После того, как скорость вращения падает, волчок падает на бочок.

Начиная с XVIII столетия юлы становятся излюбленной игрушкой детей многих стран Европы. В Америке волчок становится популярен с XIX века. С этого же времени волчок приобретает ту форму, каким мы знаем его сегодня. Это произошло благодаря трудам талантливого и предприимчивого немецкого игрушечного мастера Лоренца Больца. Будучи сам выходцем из маленькой провинции, Лоренцо старался превосходить даже очень прославленных игрушечных мастеров своей находчивостью и оригинальностью. Однажды он решил создать юлу для маленьких детей, чтобы она была и интересна для них, и безопасна. Для этого Лоренцо придумал вставить механизм с гайкой, который позволял ей крутиться без раскручивания, ведь маленькие детки не могли еще выполнять этих действий. Получилось очень даже хорошо, так что Лоренцо запатентовал свое изобретение, которое, пройдя сквозь годы и десятилетия, внешне практически не изменилось.

Но совершенствование волчка продолжалось. Ученик Лоренцо, Петер Больц, придумал, что юлу можно наделить голосом. Для этого всего лишь нужно было проделать небольшие отверстия в игрушке, через которые бы проходил воздух и во время кружения издавал жужжащий звук. К 1937 году мастера так наловчились, что научились создавать многотональные звуки волчков, которые вполне можно было использовать в своеобразных оркестрах.

В Советском Союзе массовое производство металлических и пластиковых волчков и юл началось в 1960–70-х. Разноцветные металлические вертушки просто-таки завораживали ребятишек радужными узорами на корпусе и своим гудением. Пластмассовые волчки с цирковым всадником внутри или упряжкой лошадок, скачущих по заснеженному лесу, так гудеть не умели, да и ломались чаще. Но малыши всё равно их очень любили.

Многие родители считают, что юла – это просто забавная игрушка, которая не несет никакой иной функции, кроме игровой. На самом деле юла полезна для развития малыша. Она стимулирует ребенка к активным действиям, развивает координацию движения, ловкость. В настоящее время производятся различные модели этой игрушки. Они имеют различную фактуру, что способствует развитию у ребенка тактильных ощущений, мелкой моторики. Яркие цвета юлы, забавные формы радуют ребенка, увлекают и стимулируют зрение.

Преимущества выбора юлы в виде подарка:

Юла совмещает в себе игру и познание мира. Игрушка можно подарить ребенку от полугода и он будет увлечен ею несколько лет.
Некоторые модели включают обучающие программы, ребенок, играя, может освоить счет, названия животных, геометрических фигур, цифры и буквы, цвета.

Звуковые эффекты, которыми сопровождается вращение юлы, радуют ребенка, не давая ему скучать. Музыкальная модель развивает музыкальный вкус и слух у детей.

Юлы выпускают многие известные производители игрушек. Из наиболее популярных и известных: Stellar, Simba, Little Tikes, B Dot, Kiddieland и другие.

Для самых маленьких предназначены модели, которые заводятся нажатием на кнопку. Это может сделать сам малыш или его родители, а ребенок с удовольствием будет наблюдать за вращающимся волчком. Есть классические модели юлы, изготовленные из пластика и металла.

Музыкальная модель юлы – отличная игрушка для детей от полутора до трех лет. Такая юла изготовлена из яркой безопасной пластмассы. Вращаясь, такая юла издает приятную мелодию. Малыш будет завороженно наблюдать, как под эту мелодию крутятся разноцветные шарики, двигаются различные фигурки. Такая яркая забава формирует интерес ребенка к игре, развивает сенсорное восприятие, интеллект.

Юла с шариками – это еще одна из разновидностей волчка. При нажатии на кнопку юла начинает вращаться, множество ярких шариков начинает вращаться, подскакивать, плясать и бегать по кругу. Сначала юла вращается быстро, затем вращение замедляется, и ребенок может рассмотреть множество фигурок под куполом. Ребенку такая игра учит понимать причинно-следственную связь, разовьет зрительную активность и координацию движения.

Сейчас юлы бывают со световыми и звуковыми эффектами, с наполнителями внутри и яркими рисунками снаружи. Совсем маленьким детям играть с волчком или юлой не только весело, но и полезно, поскольку это хорошая тренировка моторики пальцев.

Интересно, что эта игрушка, которая давно отпраздновала 100-летний юбилей, даже удостоилась чести стать памятником. Десятиметровая юла возвышается возле нидерландского Остерхоута, но, конечно же, не вращается, а просто лежит на боку.

Источник

Волчок или юла

В современном мире, пожалуй, не каждый ребёнок знает что такое юла, а меж тем волчок или юла — это древнейший предмет, который появился по оценкам учёных более пяти тысяч лет назад. Принцип его действия прост: центробежная сила удерживает волчок на острие. А вот материалы, из которых делали эту игрушку, были самые разные. Береста, войлок, кожа, дерево, кости. Индейцы Северной Америки исполь­зовали восковые пластинки, а африканские племена — тыквенные корки. Информация о том, кто первый изобрёл волчок, до наших дней не дошла. Археологи находили прообразы волчков на всех континентах кроме Антарктиды. Вот откуда такое обилие мате­риалов и разновидностей у этой игрушки. Каждый народ делал и называл волчок на свой манер.

Существует китайский волчок или Тип-топ — волчок, обладающий свойством переворачиваться в процессе вращения.

Широко распространён дрейдл. Это четырёхгранный волчок (на каждой из сторон написано слово на иврите) с осью для вращения. Согласно традиции, дети играют с ним во время еврейского праздника Ханука. У игры в этот волчок существуют даже свои правила.

Тромпо — популярная в Латинской Америке игрушка, волчок грушевидной формы. Для его раскручивания используется верёвочка. В Испании эта игрушка известна под названием пеон, в ряде стран Южной Америки — как рунчо или пеонца.

А на Руси излюбленной забавой была игра в кубáрь. Кубарь — это цилиндр небольшого диаметра и высоты со стёсанным нижним концом до формы конуса. К нему необходим кнутик на короткой палочке или просто верёвка длиной 50-80 сантиметров. Кубарь раскручивали при помощи верёвочки. А затем, подхлёстывая кубарь, контролировали его скорость вращения и заставляли двигаться в нужном направлении. Недаром появилась народная поговорка «скатиться кубарем», то есть скатиться вращаясь.

Существует даже волчок из скрепки! Он был придуман в 1986 году японским профессором-физиком Такао Сакаи из университета Тохоку в Сэндай. Учёный хотел продемонстрировать законы физики и использовал подручный материал.

Пожалуй, одной из разновидностей волчка можно считать и левитрон. Это волчок на магнитной подушке. В коробке по определённой системе располагают магниты. Сам волчок имеет стандартную форму и тоже является магнитом. При раскручивании этот волчок массой около 20 граммов способен зависнуть в воздухе. Так как магниты под ним постоянные, левитрон не требует источника электрического тока. Волчок испытывает силу трения только о воздух, поэтому парить он может довольно долго.

Давайте разберёмся, почему у этой игрушки два названия? Традиционный волчок обычно запускали руками или с помощью верёвочки, что было не очень удобно. В XIX веке немецкий фабрикант-игрушечник Лоренц Больц попытался упростить запуск обычного волчка. Он вставил внутрь механизм, в котором для раскручивания используется винтообразный осевой стержень. Так появилась юла. Позже преемник изобретателя, Петер Больц наделил юлу голосом. Он проделал в корпусе игрушки отверстия, через которые проходил воздух, и юла начала издавать характерное жужжание. К 1937 году юлу «научили» воспроизводить звуки разных тональностей и даже проигрывать несложные детские песни.

Чем хороша для детей эта, простая на первый взгляд, игрушка? Во-первых, она развивает мелкую моторику рук. Тренирует координацию движений. Демонстрирует причинно-следственные связи (кручу — предмет двигается, не кручу — останавливается). С помощью юлы хорошо учить цвета, так как эта игрушка обычно выпускается ярко раскрашенной.

Волчок обычно воспринимается, в первую очередь, как детская игрушка. Однако и взрослые находят ему применение. В Древней Греции запуск волчка, вероятно, считался спортом, о чём можно судить по найденным осколкам ваз. Механизм волчка использовался для добывания огня, как веретено. В середине прошлого века в Америке для популяризации игрушки компания-производитель стала организовывать чемпионаты по запуску волчка. Призом в таком виде спорта была денежная сумма в 5 тысяч долларов. Участников на соревнования собиралось множество, но компания всё-таки обанкротилась, и чемпионаты канули в лету.

В телевизионной игре «Что? Где? Когда?» вопросы для знатоков выбираются с помощью волчка «Скачущий всадник» со стрелкой-указателем.

Сейчас искусство обращения с волчком — это прерогатива жонглёров. В 1993 году на соревнованиях Международной Ассоциации Жонглёров было отмечено наградой виртуозное выступление Masahiro Mizuno. Также, волчок — это простейший пример гироскопа, являющегося важнейшим элементом целого ряда навигационных приборов. В Нидерландах даже установлен памятник этой замечательной игрушке на все времена — юле.

Источник

Для чего нужен волчок

Загадки обыкновенного волчка

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

В детстве у меня, как и у большинства детей, была игрушка волчок. Мне очень нравилось раскручивать его и наблюдать за его вращением. Когда я стал старше, я заметил, что если поставить волчок вертикально, он упадет. Но если его раскрутить, то он начинает вращаться и не падает, сохраняя устойчивость. Почему же волчок не падает? В чем причина его устойчивости? Я решил выяснить это.

изучить свойства вращающегося волчка, объяснить их с научной точки зрения и экспериментально подтвердить;

свойства вращающегося волчка;

почему не падает вращающийся волчок;

знание свойств вращающегося волчка можно использовать в технике;

подобрать и изучить литературу по данной теме (в том числе использовать интернет-ресурсы);

провести опыты с волчками;

проанализировать полученные результаты и сделать выводы;

я считаю выбранную тему интересной и актуальной так, как вращающиеся тела или волчки встречаются повсюду, и знание свойств вращающийся тел необходимо для правильного понимания большинства явлений, совершающихся в природе.

Известный английский ученый Дж. Перри сказал: «Если бы подробному исследованию особенностей вертящегося волчка было уделено больше внимания, то успехи человечества в области прикладной механики и во многих отраслях промышленности были бы гораздо значительнее»

1.Волчок – древняя игрушка

На уроке естествознания я узнал, что всё, что вокруг нас, камни, вещи, деревья, вода, состоит из атомов. В атомах есть электроны, вращающиеся с большой скоростью. Мы и сами состоим из множества атомов. Из этого можно сделать вывод, что волчки не только нас окружают со всех сторон, но также находятся внутри нас.

3. Почему не падает волчок?

4. Прецессия волчка

Толкнем волчок, вращающийся против часовой стрелки в направлении, показанном на рисунке. (см. Приложение 1, рис.1) Под воздействием приложенной силы он наклонится влево. Точка А при этом двигается вниз, а точка В вверх. Обе точки согласно закону инерции окажут сопротивление толчку, пытаясь вернуться в исходное положение. В результате возникнет прецессионная сила, направленная перпендикулярно направлению толчка. (см. Приложение 1, рис.2) Волчок отвернет влево под углом 90 градусов по отношению к приложенной к нему силе. Если вращение происходило бы по часовой стрелке, он вернулся бы вправо под таким же углом. Если бы волчок не вращался, то под действием силы тяжести, он сразу же упал бы на поверхность, на которой он находится. Но, вращаясь, он не падает, а аналогично другим вращающимся телам получает момент количества движение (угловой момент). Величина этого момента зависит от массы волчка и скорости вращения. Возникает вращающая сила, которая заставляет ось волчка при вращении сохранять угол наклона относительно вертикали. Со временем скорость вращения волчка снижается и его движение начинает замедляться. Верхняя его точка постепенно отклоняется от первоначального положения в стороны. Ее движение проходит по расходящейся спирали. Это и есть прецессия волчка.

Свойство вращающегося волчка сохранять постоянство направления оси, сопротивление любому усилию изменить это направление и другие свойства, человек сумел применить в ряде полезных приборов. Рассмотрим подробнее один из таких приборов.

Гироскоп- это устройство, способное реагировать на изменение углов ориентации тела, на котором оно установлено, относительно инерциальной системы отсчета.

Гироскопический прибор – это техническое устройство, в котором в качестве основного элемента используется быстро вращающийся ротор, закрепленный таким образом, чтобы его ось вращения поворачивалась. Гироскопические приборы широко используются для решения навигационных задач либо в системах ручного и автоматического управления движением различных объектов.

а) история создания гироскопов

Термин «гироскоп» впервые был использован Жаном Фуко, французским физиком, механиком и астрономом, в 1852 году в докладе во Французской академии Наук. Доклад Жана Бернара Леона Фуко был посвящен способам экспериментального обнаружения вращения Земли в инерциальном пространстве. До изобретения гироскопа люди использовали различные методы определения направления в пространстве. Вначале люди начали ориентироваться визуально по удаленным предметам, в частности, по Солнцу. Уже в древности появились первые приборы, основанные на гравитации: отвес и уровень. В средние века в Китае был изобретен компас, использующий магнетизм земли. В Древней Греции были созданы астролябия и другие приборы, основанные на измерениях относительно положения звезд. Первые прототипы современного гироскопа начали появляться в начале 19-го века. Так, устройство, которое можно назвать гироскопом, изобрёл Иоганн Боненбергер, который в 1817 году опубликовал описание своего изобретения. А французский математик Пуассон, уже в 1813 году, упоминает Иоганна Боненбергера как изобретателя подобного устройства. Главной частью гироскопа Боненбергера был вращающийся массивный шар в кардановом подвесе. В 1832 году американец Уолтер Р. Джонсон придумал гироскоп с вращающимся диском. В 1852 году французский учёный Жан Фуко усовершенствовал подобное устройство, и дал ему название «гироскоп». Именно Жан Фуко придумал название «гироскоп». Можно отметить, что Фуко, как и Боненбергер, использовал в гироскопе карданов подвес.

Главным свойством карданова подвеса является то, что если в него закрепить вращающееся тело, то оно будет сохранять направление оси вращения независимо от ориентации самого подвеса. Это свойство нашло применение в гироскопах и гироскопических приборах.

б) начало использования гироскопа

В первых гироскопах скорость вращения быстро снижалась из-за силы трения. Во второй половине 19-го века было предложено для разгона и поддержания скорости вращения гироскопа использовать электродвигатель. Преимуществом гироскопа и гироскопических приборов перед другими более древними приборами, использовавшимися при измерениях, явилось то, что он правильно работает в сложных условиях. Например, плохая видимость, различные колебания, тряска, и электромагнитные воздействия.

Впервые на практике гироскопический прибор был применён в 1880-х годах австрийским инженером Л.Обри для стабилизации курса торпеды.

В гирокомпасе вращающееся колесо (ротор) устанавливается в кардановом подвесе, представляющем собой универсальную шарнирную опору, в которой закрепленное тело может свободно вращаться одновременно в нескольких плоскостях. Причем направление оси вращения тела останется неизменным, независимо от того, как меняется расположение самого подвеса. Такой подвес очень удобно использовать там, где есть качка. Ведь предмет, закрепленный в ней, будет сохранять вертикальное положение несмотря ни на что.

Впервые успокоитель качки применил инженер Отто Шлик на пароходе «Сильвиана», построенном в 1905г. Пароход очень сильно раскачивался на волнах, пассажиры стали избегать его, покупали билеты на другие корабли.

Тогда Отто Шлик предложил установить внутри парохода огромный волчок, который нужно было постоянно раскручивать с помощью двигателя. Волчок будет стремиться сохранить свое положение, а вместе с ним и пароход будет держаться прямо. После установки волчка Шлика пароход шел спокойно, даже при сильном волнении на море.

В 20-м веке гироскопы стали широко использоваться на самолетах, вертолетах, ракетах, подводных лодках, вместо компаса или совместно с ним.

в) гироскопы, использование гироскопов

Свойства гироскопа используются в приборах-гироскопах, основной частью которых является быстро вращающийся ротор, который имеет несколько степеней свободы (осей возможного вращения). (см. Приложение рис. 3)

Чаще всего используются гироскопы, помещенные в карданов подвес. Такие гироскопы имеют 3 степени свободы. Гироскопы, у которых центр масс совпадает с центром подвеса О называются астатическими, если нет- статическими гироскопами.

Для обеспечения вращения ротора гироскопа с высокой скоростью применяются специальные гиромоторы. Для управление гироскопом и снятия с него информации используются датчики угла и датчики момента.

Гироскопы используются в виде компонентов как в системах навигации (авиагоризонт, гирокомпас и т.п.), так и в системах ориентации и стабилизации различных аппаратов, например космических. В современном мире гироскоп нашёл широкое применение во всех направлениях: любой самолёт или вертолёт оборудован несколькими гироскопами, подводные лодки и космические станции оборудованы гирокомпасами, гиростабилизаторы помогают авианосцам избежать нежелательной качки.

Также гироскоп нашел применение в сфере развлечений, вспомним йо-йо или популярный в последнее время спиннер, различные игровые приставки, 3D- игры.

Современные технологии позволяют вместить гироскоп в интегральную микросхему размером 2 * 2 мм, чем и воспользовалась компания Apple, установив на айфон 4 микрогироскоп.

Или, к примеру, знаменитый Segway. Два колеса скутера расположены параллельно друг другу, благодаря технологии Dynamic Stabilization Segway автоматически, с частотой 100 раз в секунду, определяет нарушение балансировки при изменении положения корпуса ездока. Для этой цели используется система гироскопических датчиков наклона. Их сигналы поступают на микропроцессоры, которые вырабатывают управляющие двигателями воздействия. Каждое колесо приводится во вращение своим электродвигателем, реагирующим на изменения равновесия. При наклоне ездока вперёд Segway начинает катиться вперёд, и чем больше наклон, тем быстрее. При отклонении корпуса назад, самокат замедляет движение, останавливается или катится задним ходом. При наклоне влево или вправо, электродвигатель соответствующего колеса замедляется или начинает вращение в обратном направлении – самокат поворачивается в нужную сторону. Благодаря этому, Segway не нужны ни руль, ни тормоза.

г) развитие гироскопических приборов

Постоянно растущие требования к точности гиро-приборов заставили ученых и инженеров многих стран мира не только усовершенствовать классические гироскопы с вращающимся ротором, но и искать новые идеи, которые решат проблему создания чувствительных датчиков для измерения и отображения параметров углового движения объекта.

В настоящее время известно более ста различных явлений и физических принципов, которые позволяют решать гироскопические задачи. В США, ЕС, Японии, России выданы тысячи патентов и авторских свидетельств на соответствующие открытия и изобретения.

На сегодняшний день созданы достаточно надежные и точные гироскопические системы, которые удовлетворяют большой круг потребителей. Современные гироскопические приборы работают и обеспечивают высокую точность измерений в любом месте- под землей, под водой, в космосе.

Для того, чтобы экспериментально подтвердить свойства вращающегося волчка, я провел ряд опытов. Для опытов я взял юлу и волчок, который я сделал сам из пробки от бутылки и зубочистки.

Условие:возьмем волчок (юлу) и попытаемся поставить его вертикально. Он падает. Теперь раскрутим его, волчок держится прямо. Теперь слегка ударим по нему деревянной палочкой.

Результат: волчок слегка покачнулся и снова принял вертикальное положение. Вывод: этот опыт доказывает, что вращающийся волчок сохраняет постоянство направления оси и сопротивляется усилию изменить это направление.

Условие:поставим волчок на книгу, посильнее раскрутим его и резким движение подбросим его вверх.

Результат: Даже в воздухе волчок сохранил свое положение, он не перевернулся, не опрокинулся, а приземлился на книгу и продолжил вращаться.

Вывод: этот опыт еще раз подтверждает два основных свойства волчка, о которых я писал выше.

Условие: возьмем два волчка. Один тяжёлый, другой легкий. Первый раскрутим посильнее, второй чуть слабее. Теперь толкнем оба волчка деревянной палочкой.

Результат: Первый волчок продолжает вращаться, второй волчок постепенно замедляется и падает.

Вывод: чем быстрее скорость вращения и чем тяжелее волчок, тем устойчивее его положение.

Изучая материал по данной теме, я выяснил, почему не падает вращающийся волчок. Согласно закону инерции, открытому Ньютоном, все тела, находящиеся в движении, стремятся сохранить направление движения и величину скорости. Соответственно, подчиняется этому закону и вращающийся волчок. Сила инерции препятствует падению волчка, пытаясь сохранить первоначальный характер движения. Конечно, сила тяжести пытается свалить волчок, но чем быстрее он вращается, тем труднее преодолеть силу инерции. Я узнал, что вращающийся волчок сохраняет постоянство направления оси и сопротивляется усилию изменить это направление. Это и есть два основных свойства волчка. Зная эти свойства, человек использует их в технике, в ряде полезных приборов, таких как гироскоп. Таким образом, моя гипотеза о том, что знание свойств вращающегося волчка можно использовать в технике, подтвердилась.

Когда-то волчок был просто детской игрушкой, потом стал научным прибором, стал служить на море и на суше, наконец, поднялся за облака, а теперь уже и в космос летает. Все- таки удивительная это штука- волчок! Я думаю, что еще не все загадки волчка разгаданы. Возможно, в будущем, я смогу их разгадать, и знания, которые я получил, выполнив данный проект, мне помогут.

Список использованной литературы

1 Перельман Я.И. Занимательная физика. В 2-х книгах. Книга 2/ Я.И.Перельман- Москва: Издательство «Наука»- 1983.- 159с

2. Перри Дж. Вращающийся волчок.- Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотичная динамика», 2001,112с

Источник