Волчок , или просто волчок , — игрушка с приземистым корпусом и острым концом внизу, предназначенная для вращения вокруг своей вертикальной оси , балансируя на кончике за счет гироскопического эффекта .
Придя в движение, волчок обычно раскачивается в течение нескольких секунд, некоторое время вращается в вертикальном положении, затем снова начинает раскачиваться с возрастающей амплитудой по мере потери энергии и, наконец, опрокидывается и перекатывается на бок.
Вершины существуют во многих вариантах и из разных материалов, в основном из дерева , металла и пластика , часто с металлическим наконечником. Их можно привести в движение, повернув ручку пальцами, потянув за веревку, намотанную на тело, или с помощью встроенного шнека (спирального плунжера).
Такие игрушки использовались с древности в одиночных или соревновательных играх , где каждый игрок старается как можно дольше удержать волчок или достичь какой-то другой цели. Некоторые волчки имеют граненые корпуса с символами или надписями и используются, как игральные кости , для придания случайности играм или для гадания и ритуальных целей.
Повсеместное распространение волчков приводит к тому, что игрушка используется для обозначения многих живых существ, таких как Cyclosa turbinata , название которой происходит от латинских корней, обозначающих волчок.
Верхушка — одна из старейших узнаваемых игрушек, найденных на археологических раскопках. Волчки возникли независимо в культурах всего мира. [1] В Древнем Риме волчки использовались в качестве игрушек . [2]
Помимо игрушек, волчки исторически использовались для азартных игр и предсказаний . В некоторых ролевых играх волчки используются для улучшения игральных костей при получении случайных результатов; в этом случае его называют прядильщиком.
Гулд упоминает семена клена , кельтов (что приводит к появлению гремучих костей ), огненное сверло , веретено и гончарный круг как возможных предшественников вершины, которая, как он предполагает, была изобретена или обнаружена несколько раз в разных местах. [1]
Верх может использоваться для демонстрации визуальных свойств, как, например, у Джеймса Дэвида Форбса и Джеймса Клерка Максвелла на диске Максвелла (см. Цветовой 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 дают не зеленый, а розоватый оттенок, когда ни один из них не преобладает в сочетании… [и] результатом смешивания желтого и синего был , полагаю, ранее не известно.
- Джеймс Клерк Максвелл, Эксперименты с цветом, как он воспринимается глазом, с замечаниями о дальтонизме (1855 г.), Труды Королевского общества Эдинбурга.
Максвелл пошел еще дальше, применив круглую шкалу по ободу для измерения соотношения основных цветов, выбрав киноварь , изумруд и ультрамарин . [4]
Верхушки меньшего размера имеют короткую ножку и приводятся в движение путем вращения ее пальцами. Таким же образом можно заставить канцелярскую кнопку вращаться на кончике .
Типичная модель размером с кулак, традиционно изготовленная из дерева с тупым железным наконечником, предназначена для приведения в движение быстрым натягиванием веревки или веревки , туго намотанной вокруг тела. Веревку лучше всего наматывать, начиная с кончика и продвигаясь вверх вдоль расширяющегося тела, чтобы натяжение веревки оставалось примерно постоянным, в то время как угловая скорость вершины увеличивалась.
Эти вершины можно бросить вперед, крепко взявшись за конец веревки и потянув ее назад. Импульс волчка вперед способствует натяжению струны и, следовательно, конечной скорости вращения.
В некоторых стилях метания веревка переворачивается вверх ногами, но первая петля веревки наматывается на короткую «голову». Затем внезапный рывок за головку, когда веревка заканчивает разматываться, приводит к тому, что волчок переворачивается и приземляется на кончик.
Альтернативно, волчки этого класса можно запускать вручную, но затем ускорять и поддерживать движение, многократно ударяя по ним небольшим кнутом .
Некоторые более крупные модели приводятся в движение с помощью встроенного металлического шнека (спирального плунжера). В этих моделях верхняя часть может быть заключена в полую металлическую оболочку с той же осью, но отделена от нее; так что игрушка может казаться неподвижной, но «волшебно» сбалансированной на кончике.
Некоторые современные волчки постоянно находятся в движении за счет вращения магнитных полей специальной пластины заземления.
Гулд делит волчки на шесть основных типов: твирлер, волчок с поддержкой, волчок, кнут-топ, зуммер и йо-йо . [5]
Современные волчки имеют несколько сложных усовершенствований, таких как шарикоподшипники из рубина или твердой керамики , такой как карбид вольфрама , которые уменьшают трение о поверхность земли. Функциональные художественные столешницы стали предметами коллекционирования, созданными с использованием различных методов обработки металла, стекла и дерева.
Движение волчка описывается уравнениями динамики твердого тела , в частности теорией вращения твердых тел .
Из-за малой площади контакта вершины с подстилающей поверхностью и большой вращательной инерции его тела волчок, запущенный на твердой поверхности, обычно будет вращаться в течение десятков секунд и более даже без дополнительных затрат энергии.
Обычно верхняя часть сначала будет раскачиваться, пока трение и крутящий момент между вершиной и нижней поверхностью не заставят ее вращаться с устойчивой и вертикальной осью. Вопреки тому, что иногда предполагается, многолетние научные исследования (и простые эксперименты, которые может воспроизвести любой) показывают, что уменьшение трения увеличивает время, необходимое для достижения этого стабильного состояния (если только волчок не настолько разбалансирован, что падает, не дойдя до него). [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 приводит к постоянному увеличению прецессии , в конечном итоге заставляя волчок опрокинуться и немного перекатиться. расстояние на его стороне. В периоде «сна» и только в нем, при условии, что он когда-либо достигается, меньшее трение означает более длительное время «сна» (отсюда распространенная ошибка, заключающаяся в том, что меньшее трение означает более длительное общее время вращения).
Общее время вращения волчка обычно увеличивается за счет увеличения момента инерции и понижения центра тяжести . [7] Однако эти переменные ограничены необходимостью не допускать касания тела земли.
Асимметричные топы практически любой формы также могут быть созданы и спроектированы для баланса. [8]
Существует множество официальных соревнований по топспиннингу как виду спорта, например, национальные чемпионаты США и чемпионаты мира. Во время пандемии COVID-19 конкурсы часто проводятся онлайн, участники присылают видео. [9]
История Джин Шепард «Скат Фаркас и убийственная Мэрайя» вращается вокруг вымышленного американского города Хохман, штат Индиана, времен Великой депрессии. Хулигану и названному в названии волчку бросают вызов главный герой Шепарда Ральф и так называемый «цыганский волчок», похожий по дизайну на Мэрайю по имени Вольф. [10]
«Вершина» — рассказ богемного писателя Франца Кафки . [11]
Рок-группа The Cure выпустила альбом The Top в 1984 году, названный и, по крайней мере частично, вдохновленный одноименной игрушкой. В альбом входит заглавный трек, в котором в начале песни слышен звук волчка.
Верх является центральным элементом и метафизическим символом в фильме «Начало» (2010) режиссера Кристофера Нолана с Леонардо Ди Каприо в главной роли . В последнем кадре камера движется над волчком как раз перед тем, как кажется, что он колеблется. [12]
В 2022 году волчок в армянском стиле с песней «Spin the Magic» был выбран в качестве темы и основного мотива 20-го детского конкурса песни «Евровидение» , который пройдет в Ереване , Армения . [13]
