Китайский волчок

У этого термина существуют и другие значения, см. Китайский волчок (значения).

Демонстрация переворачивания китайского волчка

Китайский волчок, волчок Томсона, Тип-топ — волчок, обладающий свойством переворачиваться в процессе вращения.

Сравнение с обычным волчком

Обычный волчок после раскручивания (в любую сторону) обладает следующими тремя свойствами:

• направление вращения постоянно
• в процессе вращения точка на волчке, касающаяся плоскости, не изменяется
• расстояние от центра тяжести до точки опоры в процессе остается тем же

На первый взгляд кажется, что эти три свойства должны наблюдаться у любого волчка (не содержащего внутри источника энергии). Однако, необычная форма и неравномерное распределение массы по телу волчка может привести к иному характеру вращения — на первый взгляд, противоречащему законам сохранения: через некоторое время после начала вращения волчок переворачивается и начинает вращаться, касаясь плоскости другой своей точкой; направление вращения изменяется на противоположное, а центр тяжести поднимается. Такие волчки называют китайский волчок или волчок Томсона.

Физика явления

Физика китайского волчка чрезвычайно сложна и в настоящий момент изучена частично лишь для нескольких узких классов волчков^{[1] [2]}.

Анимация

История

Впервые на необычные динамические свойства китайских волчков обратил внимание лорд Кельвин^[3]. В 1891 году на одну из форм китайского волчка под названием «wendekreisel» был выдан патент^[4]. Однако, в патенте были указаны неправильные параметры волчка — если точно им следовать, он не будет переворачиваться (вероятно, для затруднения копирования конкурентами). В 1950 году волчок переоткрыл датский инженер Werner Ostberg, который также получил на него патент^[5]. С тех пор волчки приобрели в мире большую популярность.

См. также

• Волчок
• Гасинг
• Кельтский камень

Примечания

1. ↑ Сайт «Научная Сеть». Механика твердого тела. Лекции. nature.web.ru
2. ↑ К. Магнус. Гироскоп. Теория и применение. М., 1974. (о сферическом волчке со смещённым центром тяжести)
3. ↑ J. Perry: «Spinning Tops», Society for promoting Christian knowledge (1890, есть русский перевод 1935) — история дискуссий Кельвина с коллегами по этому вопросу
4. ↑ Патент 1891 года. (PDF-документ. Загрузка 105 Кбайт) fysikbasen.dk (нем.)
5. ↑ Патент 1995 года. v3.espacenet.com (англ.)

Литература

• Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Издание 3-е, исправленное и дополненное. — М.: Наука, 1989. — Т. I. Механика. — 576 с. — ISBN 5-02-014054-6
• Перри Дж. Вращающийся волчок. М.; Л.: Гл. ред. науч.-попул. и юнош. лит., 1935. 92 с.

Ссылки

• Описание с иллюстрациями. igrudom.ru
• Glad, S. Torkel; Daniel Petersson; and Stefan Rauch-Wojciechowski (2007). «Phase Space of Rolling Solutions of the Tippe Top». Symmetry, Integrability and Geometry: Methods and Applications (SIGMA) 3. (англ.)
• В. А. Алешкевич, Л. Г. Деденко, В. А. Караваев «Лекции по механике твердого тела», Из-во МГУ, 1997. astronet.ru
• Stefan Ebenfeld, Florian Scheck «A new analysis of the tippe top: Asymptotic states and Liapunov stability». arxiv.org (англ.)
• Описание с иллюстрациями. fysikbasen.dk (англ.)
• Описание с иллюстрациями. me598.wikidot.com (англ.)
• Видео. (Формат MOV. Загрузка 1,8 Мбайт) fysikbasen.dk