Ваньки-встаньки
Кто не знает, что такое неваляшка (он же Ванька-встанька)? Простенькая пластмассовая кукла с шарообразным телом. Качнешь ее в сторону, а она упрямо возвращается в вертикальное положение. Оказывается, существуют уже, наверное, сотни модификаций неваляшек. С руками и ногами, умеющие совершать чудные танцевальные па. Есть неваляшки, которые можно уложить спать или, например, умеющие стоять на голове. И великое множество устройств, которые используют "принцип Ваньки-встаньки" в практических целях.
Самая простейшая неваляшка устроена незамысловато. Полое округлое тело, в котором центр тяжести максимально опущен вниз. Таким образом, что при наклоне корпуса груз приподнимается и стремится вернуть куклу в вертикальное положение. Привлекает внимание эта игрушка тем, что повседневный опыт говорит нам о том, что такая конструкция должна вроде как падать при малейшем усилии. А она наоборот, упрямо вскакивает. Обычный шар имеет центр тяжести, равноудаленный от любой точки поверхности. Поэтому он обладает "безразличным равновесием" - как его не положи на плоскость, от так и будет лежать. Прикрути к нему "голову" - центр тяжести сместится вверх и будет игрушку опрокидывать. А вот полый шар со смещенным центром тяжести будет всегда стремиться развернуться грузом вниз, занимая устойчивое положение равновесия.
Происхождение неваляшки
Считается, что неваляшка пришел к нам из Японии. Там он имел круглую форму и назывался Дарума. Считалось, что такая кукла приносит удачу. Продавались или дарились Дарумы с незакрашенными глазами. Загадывая желание, японец закрашивал один глаз куклы, а когда оно исполнялось - закрашивался второй. Наш Ванька обрел голову и появился на ярмарках в начале 19 века.
Такого Ваньку вытачивали на токарном станке из липы, в нижнюю часть вставляли свинцовый груз и куклу раскрашивали яркими красками. Казалось бы, как еще можно усовершенствовать простейший шар с грузом? Инженерная мысль добралась и до Ваньки-встаньки.
Ваньки-встаньки: "продвинутые варианты"
Заставить Ваньку усложнить колебательные движения можно, сделав положение центра тяжести изменяемым. Вот в этой модели, груз закреплен на гибком штыре. Колеблясь на своей частоте, он вносит дополнительную гармонику в раскачивание неваляшки.
А здесь дополнительный груз закреплен на жестком штыре, но имеющем шарнирное крепление. Он заставит куклу совершать дополнительные вращательные движения.
Попроще конструкция этой модели. Здесь шар свободно перекатывается в нижней части куклы. А вот в медведе, изображенном ниже, шарики скатываются вниз по спиральной траектории, заставляя его раскачиваться и при этом поворачиваться вокруг своей оси в противоположную сторону.
А вот Ванька, который умеет балансировать руками:
При наклоне груз, соединенный упругой нитью с руками, заставляет неваляшку поднимать руку, противоположную наклону вверх. Создается впечатление, что игрушка балансирует руками, пытаясь сохранить равновесие. Но раз могут быть руки, то почему бы не приделать и ноги? Вот такой Ванька может уже даже немножко передвигаться :).
Очень необычные движения совершают куклы на "жидком топливе". Здесь грузом является ферромагнитная жидкость перетекающая под действием не только силы тяжести, но и подвешенного магнита. Плавности движений такого танцора подивится даже хореограф.
Неваляшка в деле
Эффект неваляшки находит в быту свое применение. Вот такая детская кружка-неопрокидывайка, в которой соска не будет валяться на столе.
Часы, которые всегда будут занимать вертикальное положение.
Или утюг, который сложно забыть на дорогом платье, потому что он поднимается в нерабочее положение, стоит лишь его выпустить из руки.
А вот необычный чехол для мобильника, который сложнее потерять в окружающем пространстве, потому что он, как поплавок, стремится занять вертикальное положение.
Ванька-встанька на досуге
Вы можете повеселить детей, сделав неваляшку из подручных материалов. Берем яйцо, прокалываем иглой осторожно его с двух сторон и выдуваем внутренности в чашку (пригодятся для омлета). Задача состоит в том, что бы внутри целой оболочки разместить груз. Это можно сделать, например, растопив свечу и залив ее внутрь скорлупы примерно на треть. Теперь поставьте яйцо в то положение, в котором должен быть наш неваляшка и дайте стеарину застыть. Неваляшка готов. Осталось заделать отверстия и раскрасить его под Ваньку, под Даруму, или под Пасхальное яичко - как кому больше нравится.
По материалом сайтов trizland.ru, class-fizika.narod.ru.
Картики взяты и сайта "Класс!ная физика" class-fizika.narod.ru
|
