Вершина - Top - Wikipedia

Эта статья про игрушку. Для использования в других целях см. Top (значения), TOP (значения), и Волчок (значения).
Ассортимент волчков

А волчок, или просто верх, это игрушка с приземистым корпусом и острым концом внизу, предназначенным для закрученный на своей вертикали ось, балансируя на наконечнике за счет гироскопический эффект.

Приведенный в движение волчок обычно колебаться в течение нескольких секунд, некоторое время вращайтесь в вертикальном положении, затем снова начните раскачиваться с возрастающей амплитудой, поскольку он теряет энергию (угловой момент ), а затем перевернуться и перекатиться на бок.

Топы существуют во многих вариантах и ​​материалах, в основном дерево, металл, и пластик, часто с металлическим наконечником. Их можно привести в движение, вращая ручку пальцами, потянув за ручку. веревка наматывается на корпус или с помощью встроенного шнека (спиральный плунжер).

Такие игрушки используются с древность в одиночных или соревновательных детских играх, где каждый игрок пытается как можно дольше удерживать свою вершину вращающейся или достичь какой-то другой цели. Некоторые вершины имеют граненые тела с символами или надписями и используются как игральная кость вводить случайность в игры, или для гадание и ритуал целей.

Повсеместное распространение волчков объясняет тот факт, что игрушкой называют многие живые существа, такие как Cyclosa turbinata, название которой происходит от латинского корня «волчок».

История

Древнеримский деревянный волчок из Тебтиниса (Египет), датируемый 1–3 веками нашей эры.

Происхождение

Вершина - одна из старейших узнаваемых игрушек, найденных на археологический места. Волчки зародились независимо в культурах по всему миру.[1]

Помимо игрушек, топы также исторически использовались для играть в азартные игры и пророчество. Немного ролевые игры использовать топы для увеличения игральная кость в генерации рандомизированных результатов; в этом случае он упоминается как прядильщик.[нужна цитата ]

Гулд упоминает клен семена, кельты (ведущий к погремушки ), пожарная дрель, то веретено, а гончарный круг как возможных предшественников вершины, которая, как он предполагает, была изобретена или обнаружена несколько раз в разных местах.[2]

Цветовые демонстрации с топами

Верх может также использоваться для демонстрации визуальных свойств, например Джеймс Дэвид Форбс и Джеймс Клерк Максвелл в диске Максвелла (см. цветной треугольник ). Быстро вращая волчок, Forbes создал иллюзию единого цвета, представляющего собой смесь основных цветов:[3]

[] Эксперименты профессора Дж. Д. Форбса, свидетелем которых я был в 1849 году… [установили], что синий и желтый не дают зеленого, а имеют розоватый оттенок, когда ни один из них не преобладает в комбинации… [и] результат смешивания желтого и синего был , Полагаю, ранее не известно.

— Джеймс Клерк Максвелл, Эксперименты с цветом, воспринимаемым глазом, с замечаниями о цветовой слепоте (1855), Сделки Королевского общества Эдинбурга
Большая жестяная крышка со звуком. Поршень можно нажимать вверх и вниз, чтобы верхняя часть вращалась на основании.
Большая жестяная крышка со звуком
Цветной топ Максвелла (1895 г.) и один из Ежемесячный научно-популярный журнал (1877)

Максвелл сделал еще один шаг вперед, применив круговую шкалу вокруг обода, чтобы измерить отношения основных цветов, выбрав киноварь, изумруд, и ультрамарин.[4]

Способы прядения

Вращение пальцем

Меньшие вершины имеют короткий стержень и приводятся в движение, вращая его пальцами. А канцелярская кнопка таким же образом можно заставить вращаться на его кончике.

Струны и кнуты

Извлечь из Детские игры (1560)

Типичная модель размером с кулак, традиционно сделанная из дерева с тупым железным наконечником, предназначена для того, чтобы привести ее в движение, быстро потянув за нить или же веревка плотно обвивается вокруг тела. Лучше всего наматывать веревку, начиная с кончика и продвигаясь вверх вдоль расширяющегося тела, чтобы натяжение струны оставалось примерно постоянным, а угловая скорость волчка увеличивалась.

Эти вершины можно отбросить вперед, крепко схватив конец тетивы и потянув его назад. Нападающий импульс верхней части способствует натяжению струны и, следовательно, конечной скорости вращения.

В некоторых стилях броска волчок перевернут вверх ногами, но первая петля веревки наматывается на короткую «голову». Затем внезапный рывок за голову, когда нить заканчивает раскручиваться, заставляет волчок перевернуться и приземлиться на кончике.

В качестве альтернативы, вершины этого класса можно запускать вручную, но затем ускорять и удерживать в движении, многократно ударяя по ним небольшим хлыст.

Шнеки

Некоторые более крупные модели приводятся в движение с помощью встроенного металлического шнек. В этих моделях фактический верх может быть заключен в полую металлическую оболочку с той же осью, но отделен от нее; так что игрушка может казаться неподвижной, но «волшебным образом» уравновешена на ее кончике.

Магнитные поля

Некоторые современные топы постоянно находятся в движении благодаря вращению. магнитные поля из специальной плиты заземления.

Известные типы

Дешевая пластиковая версия Пиринолы
Резной деревянный погремушка

Гоулд классифицирует вершины на шесть основных типов: твирлер, верх с опорой, верх на крючке, верх с кнутом, зуммер, и йо Йо.[5]

Современные топы могут иметь несколько сложных улучшений, таких как относительно острый наконечник из Рубин или жесткий керамика подобно карбид вольфрама, что снижает трение о поверхность земли. Кроме того, пластик и металл в значительной степени вытеснили использование дерева для изготовления столешниц.

Физика

А прецессия гироскоп

Движение волчка описывается уравнениями динамика твердого тела, в частности теория вращающиеся твердые тела ).

Из-за небольшой площади контакта наконечника с подстилающей поверхностью и большого инерция вращения его тела, волчок, поставленный на твердую поверхность, обычно будет вращаться в течение десятков секунд или более, даже без дополнительных затрат энергии.

Обычно верх сначала будет колебаться, пока трение и крутящий момент между наконечником и подстилающей поверхностью заставляют его вращаться с устойчивой и вертикальной осью. Вопреки тому, что иногда предполагается, многолетние научные исследования (и простые эксперименты, которые может воспроизвести кто угодно) показывают, что уменьшение трения увеличивает время, необходимое для достижения этого стабильного состояния (если только вершина не настолько разбалансирована, что опускается до его достижения).[7] После вращения в вертикальном положении (в так называемом положении "сна") в течение длительного периода угловой момент будет постепенно уменьшаться (в основном из-за трения), что приведет к постоянному увеличению прецессия, в итоге заставив верхнюю часть опрокинуться и покатиться на некоторое расстояние набок. В периоде «сна» и только в нем, при условии, что он когда-либо достигается, меньшее трение означает более длительное время «сна» (отсюда общая ошибка, заключающаяся в том, что меньшее трение означает более длительное глобальное время вращения).

Общее время вращения волчка обычно увеличивается за счет увеличения его момент инерции и снижение ее центр гравитации.[7] Однако эти переменные ограничиваются необходимостью не допускать касания тела земли.

Асимметричные топы практически любой формы также могут быть созданы и спроектированы так, чтобы сбалансировать.[8]

Соревнования

Есть много официальных соревнований по топ-спиннингу, например, национальный чемпионат США в Чико, Калифорния и на чемпионате мира в Орландо, Флорида.[нужна цитата ]

В популярной культуре

В Джин Шеперд История «Скат Фаркас и убийственная Мэрайя» вращается вокруг вымышленного американского города Хохман, штат Индиана, времен Великой депрессии. Хулигану и названному топу в названии бросает вызов постоянный главный герой Шепарда Ральф и так называемый «цыганский топ» аналогичного дизайна Мэрайи по имени Вольф.[9]

Вершина это короткий рассказ к богемный писатель Франц Кафка.

Верх - центральный элемент и метафизический символ в фильме. Зарождение, режиссер Кристофер Нолан и в главной роли Леонардо Дикаприо. На последнем кадре камера перемещается над волчком как раз перед тем, как он начинает раскачиваться.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Д. В. Гулд (1973). Вершина. Нью-Йорк: Кларксон Поттер. ISBN  0-517-50416-2.[страница нужна ]
  2. ^ Гулд (1973), стр.20-4.
  3. ^ Питер Майкл Харман (1998). Естественная философия Джеймса Клерка Максвелла. Издательство Кембриджского университета. ISBN  0-521-00585-X. В архиве из оригинала от 27.12.2017.
  4. ^ Джеймс Клерк Максвелл (2003). Научные статьи Джеймса Клерка Максвелла. Dover Publications. ISBN  0-486-49560-4. В архиве из оригинала от 27.12.2017.
  5. ^ Гулд (1973), стр.32.
  6. ^ Национальная ассоциация отдыха (1965). Отдых. п. 92. В архиве из оригинала 13.11.2013.
  7. ^ а б Х. Крэбтри (1909). Элементарное рассмотрение теории волчка и гироскопического движения. Лондон: Лонгман, Грин и К.
  8. ^ Бехер, Мориц; Уайтинг, Эмили; Бикель, Бернд; Соркин-Хорнунг, Ольга (10–14 августа 2014 г.). "Spin-It: Оптимизация момента инерции для вращающихся объектов" (PDF). Конференция ACM по компьютерной графике и интерактивным технологиям (SIGGRAPH) 2014. Архивировано из оригинал (PDF) 10 августа 2014 г.. Получено 15 августа 2014.
  9. ^ Пастух, Жан. "Скут Фаркас и убийственная Мэрайя", Ночь золотых воспоминаний и других бедствий Ванды Хикки (Нью-Йорк: Doubleday Dolphin Books), 1976 ISBN  0-385-11632-2

дальнейшее чтение

  • Крэбтри, Х. "Элементарное рассмотрение теории волчка и гироскопического движения". Longman, Green and C), 1909. Перепечатано Мичиганской исторической репринтной серией.
  • Перри Дж. «Волчки». Лондонское общество содействия распространению христианских знаний, 1870 г. Перепечатано электронной книгой Project Gutemberg, 2010 г.
  • Проватидис, Кристофер, Г. (2012). Возвращаясь к Волчку, Международный журнал материалов и машиностроения, Vol. 1, № 4, с. 71–88, в открытом доступе http://www.ijm-me.org/Download.aspx?ID=2316 (ISSN Online: 2164-280X, ISSN Print: 2162-0695)
  • Форум, на котором обсуждаются все, что связано с искусством Top Spinning: iTopSpin.com
  • "Вершина". Справочная работа для новых студентов . 1914.