Verstaan ​​die fisika van Fidget Spinners - Generaal - 2021
Of u nou prettige speelgoed as prettige speelgoed of ongelooflike irriterende apparate beskou, daar is eintlik 'n aansienlike hoeveelheid fisika om dit te laat werk. Fidget-draaiers is in wese klein gyroskopies, wat hierdie fisiese beginsels inbring, maar ons kan ander begrippe verstaan ​​deur ook met die speelgoed te speel. Deur fidget-draaiers te ondersoek en te bestudeer, kan ons eksponensiële verval, gyroskopiese beweging, wrywing, traagheid en nog baie meer verstaan. Kom ons kyk na die fisika agter fidget spinners.
Fidget-draaiers is in wese sakgiroskope. Gyroskope is draai-toestelle wat op 'n as gemonteer word om stabiliteit aan 'n liggaam te bied deur die weerstand van beweging as gevolg van rotasie-momentum. U kan hierdie beginsel verstaan ​​as u 'n fidget-draaier draai. As u probeer om die draaier te draai op 'n manier wat nie parallel is met die rotasie-as nie, voel u weerstand van die draaier. Nog 'n gekke ding gebeur as jy met 'n fidget-draaier speel, dit beweeg nie altyd soos jy sou verwag nie.
As ons dit in meer besonderhede ondersoek, sit ons met die beginsel van gyroskopiese presessie. U kan dit by die werk sien as u 'n fidget spinner neem en probeer om dit vorentoe te kantel. In plaas daarvan dat die draaibou vorentoe kantel soos u wil, kantel dit in 'n skuins hoek, in verhouding tot die rigting waarin die draaier gaan. Hierdie diagonale rotasie is 'n direkte gevolg van gyroskopiese presessie.
Gyroskopiese presessie word gedefinieer as 'n krag op 'n roterende liggaam toegepas word, en 'n krag verskyn 90 grade na die trefpunt in die rigting van die draai. Dit is die presiese beginsel wat gespeel word wanneer 'n fidget-draaier gebruik word. So, nou kan u ander mense 'n bietjie fisika leer terwyl u rondtas.
Sommige mense speel met fidget-draaiers om hul spintyd te verbeter. Vir baie is die draai van 'n fidget-draaier veel minder oor vroetel en 'n bietjie meer van 'n kompetisie. As u ooit enige tyd daaraan spandeer het, sal u waarskynlik verstaan ​​dat dit regtig moeilik is om die draai-tyd van u fidget-draaier drasties te verbeter. Dit kan vanuit 'n algemene perspektief sinvol wees dat die draai van 'n draaier twee keer so hard of twee keer so vinnig sou lei tot die dubbele spintyd, maar dit is nie eens naby aan wat werklik gebeur nie. Dit is te danke aan die beginsel van eksponensiële verval.
Die video hierbo gee 'n volledige uiteensetting van hoe hierdie beginsel werk in verhouding tot fidget spinners, maar ons sal ook hier duik. Deur te let op hoe die frekwensie en dus die snelheid van 'n fidget-draaier mettertyd verander, sit ons met 'n grafiek wat amper perfekte eksponensiële gedrag toon. As ons dit waarneem, sien ons dat die spoed van 'n vroeteldraaier mettertyd eksponensieel afneem namate die tyd aanstap. As ons hierdie beginsel gebruik en die hipotese toepas dat die dubbele tyd die dubbelsnelheid sou verdubbel, sien ons dat dit weens eksponensiële verval die tyd net met 'n 1/5 verhoog. Die werklike tydverhoging sal afhang van die verval van u spesifieke fidget-draaier. 'N Vervalperiode vind plaas elke keer as die spinner van die draaier halveer, en in die video hierbo was dit 40 sekondes.
As ons die eksponensiële verval verstaan, kan ons verstaan ​​dat daar 'n fisiese maksimum tyd is wat 'n draaispinner kan draai. Ons kan probeer om die draai van 'n draaier te vergroot, maar uiteindelik veg ons net teen die wette van die fisika self.
Fidget-draaiers kan gebruik word as demonstrasiemodelle vir die berekening van die hoeksnelheid. Deur 'n eenvoudige app op u slimfoon te gebruik wat frekwensie meet, kan u die fidget-draaier so vinnig as moontlik laat beweeg en die hoogste frekwensie bepaal waarna dit draai. Afhangend van die aantal knope wat u draaier het, gewoonlik 3 of 2, moet u die frekwensie nou deur u onderskeie hoeveelheid deel. Dit is te wyte aan die feit dat die frekwensie van die klank hoeveel keer elke knoop deur die mikrofoon op u slimfoon is. Aangesien u die spoed van die fidget-draaier probeer bereken en daar meer as een knoop is, moet u deur die onderskeie getalle deel.
U moet 'n aantal Hz agterbly wat u fidget-draaier draai. Deur die radius van u fidget-draaier te meet en dit met 2 pi te vermenigvuldig en die aantal Hz wat u bereken het, het u 'n snelheid in die eenhede waarin u u radius gemeet het met sekondes - waarskynlik duim / s of sentimeter / s. Deur hierdie eenhede dan in iets soos KPH of MPH om te skakel, kan u die presiese snelheid bepaal wat u fidget-draaier draai.
Dit is 'n uitstekende en redelik haalbare manier om u kinders die hele tyd fisika en wiskunde te leer, terwyl hulle pret het met 'n nuwe speelding.