Волчок , или просто волчок , представляет собой игрушку с приземистым корпусом и острым концом в нижней части, предназначенную для вращения вокруг вертикальной оси с балансировкой на кончике за счет гироскопического эффекта .
После приведения в движение волчок обычно качается в течение нескольких секунд, некоторое время вращается в вертикальном положении, затем снова начинает качаться с возрастающей амплитудой по мере потери энергии и, наконец, опрокидывается и катится на бок.
Волчки существуют во многих вариациях и материалах, в основном из дерева , металла и пластика , часто с металлическим наконечником. Они могут приводиться в движение вращением ручки пальцами, натягиванием веревки, намотанной вокруг корпуса, или через встроенный шнек (спиральный плунжер).
Такие игрушки использовались с древних времен в одиночных или соревновательных играх , где каждый игрок пытался удержать волчок вращающимся как можно дольше 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 гаданий и ритуальных целей.
Повсеместное распространение волчков привело к тому, что эта игрушка используется для наименования многих живых существ, например, Cyclosa turbinata , название которой происходит от латинского корня, означающего «волчок».
Волчки появились независимо в разных культурах по всему миру и считаются одними из самых древних известных игрушек, обнаруженных археологами. Они были обнаружены на всех континентах, кроме Антарктиды. Например, волчки датируются примерно 1250 годом до нашей эры и были найдены в Китае, а резной деревянный волчок, датируемый примерно 2000 годом до нашей эры, был обнаружен в гробнице Тутанхамона . [1] [2] Волчки использовались в качестве игрушек в Древнем Риме . [3]
Помимо игрушек, волчки также исторически использовались для азартных игр и пророчеств . Некоторые ролевые игры используют волчки для усиления игральных костей при генерации случайных результатов; в этом случае они называются спиннерами.
Гулд упоминает семена клена , кельты (которые привели к появлению гремучих козлов ), огневое сверло , пряслице и гончарный круг как возможные предшественники вершины, которая, как он предполагает, была изобретена или открыта несколько раз в разных местах. [2]
Волчок может использоваться для демонстрации визуальных свойств, как, например, Джеймс Дэвид Форбс и Джеймс Клерк Максвелл в диске Максвелла (см. цветовой треугольник ). Быстро вращая волчок, Форбс создавал иллюзию одного цвета, который был смесью основных цветов: [4]
[Эксперименты] профессора Дж. Д. Форбса, свидетелем которых я был в 1849 году… [установили], что синий и желтый не дают зеленого, а розоватый оттенок, когда ни один из цветов не преобладает в сочетании… [и] результат смешивания желтого и синего, как я полагаю, ранее не был известен.
— Джеймс Клерк Максвелл, «Эксперименты над цветом, воспринимаемым глазом, с замечаниями о дальтонизме» (1855), Труды Королевского общества Эдинбурга
Максвелл пошел еще дальше, используя круговую шкалу по ободу, с помощью которой можно было измерить соотношения основных цветов, выбрав киноварь , изумруд и ультрамарин . [5]
Меньшие волчки имеют короткий стержень и приводятся в движение вращением пальцами. Чертежную кнопку можно заставить вращаться на кончике таким же образом.
Типичная модель размером с кулак, традиционно сделанная из дерева с тупым железным наконечником, должна приводиться в движение резким рывком за веревку или шнур, туго обмотанный вокруг корпуса. Веревку лучше всего наматывать, начиная с кончика и продвигаясь вверх по расширяющемуся корпусу, так что натяжение веревки будет оставаться примерно постоянным, в то время как угловая скорость волчка будет увеличиваться.
Эти волчки можно бросать вперед, крепко схватив конец веревки и потянув его назад. Поступательный импульс волчка способствует натяжению веревки и, таким образом, конечной скорости вращения.
В некоторых стилях метания волчок бросают вверх дном, но первая петля веревки наматывается на короткую «голову». Затем резкий рывок за головку, когда веревка заканчивается разматыванием, заставляет волчок перевернуться и приземлиться на кончик.
В качестве альтернативы волчки этого класса можно запускать вручную, а затем ускорять и поддерживать в движении, многократно ударяя по ним небольшим хлыстом .
Некоторые более крупные модели приводятся в движение с помощью встроенного металлического шнека (спирального плунжера). В этих моделях фактический волчок может быть заключен в полую металлическую оболочку с той же осью, но отделенной от нее; так что игрушка может казаться неподвижной, но «магически» сбалансированной на своем кончике.
Некоторые современные волчки постоянно находятся в движении за счет вращающихся магнитных полей, создаваемых специальной заземляющей пластиной.
Гулд классифицирует волчки на шесть основных типов: волчок-вертушка, волчок с поддержкой, волчок-штифт, волчок-хлыст, зуммер и йо-йо . [6]
Современные столешницы имеют несколько сложных усовершенствований, таких как шариковые подшипники из рубина или твердой керамики , такой как карбид вольфрама , что уменьшает трение с поверхностью земли. Функциональные столешницы стали предметами коллекционирования, созданными с использованием различных методов металлообработки, обработки стекла и дерева.
Движение волчка описывается уравнениями динамики твердого тела , в частности теорией вращающихся твердых тел .
Из-за малой площади контакта между кончиком и подстилающей поверхностью, а также большой инерции вращения его корпуса, волчок, запущенный на твердой поверхности, обычно продолжает вращаться в течение десятков секунд и более, даже без дополнительного подвода энергии.
Обычно волчок сначала будет колебаться, пока трение и крутящий момент между кончиком и подстилающей поверхностью не заставят его вращаться с осью, устойчивой и вертикальной. Вопреки тому, что иногда предполагается, давние научные исследования (и простые эксперименты, воспроизводимые любым человеком) показывают, что уменьшение трения увеличивает время, необходимое для достижения этого устойчивого состояния (если только волчок не настолько разбалансирован, что он падает, не достигнув его). [8] 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 постоянно увеличивающейся прецессии , в конечном итоге заставляя волчок опрокинуться и прокатиться некоторое расстояние на боку. В период «сна», и только в нем, при условии, что он когда-либо будет достигнут, меньшее трение означает более длительное время «сна» (отсюда распространенная ошибка, что меньшее трение подразумевает более длительное глобальное время вращения).
Общее время вращения волчка обычно увеличивается за счет увеличения его момента инерции и понижения его центра тяжести . [8] Однако эти переменные ограничены необходимостью предотвращения касания телом земли.
Также можно создать и спроектировать асимметричные столешницы практически любой формы, чтобы обеспечить баланс. [9]
Существует много официальных соревнований по топ-спиннингу как виду спорта, например, национальные чемпионаты США и чемпионаты мира. Во время пандемии COVID-19 соревнования часто проводились онлайн, а участники отправляли видео. [10]
История Джин Шепард «Скат Фаркас и убийственная Мэрайя» вращается вокруг волчка в вымышленном американском городе эпохи Великой депрессии Хохман, штат Индиана. Хулигану и названному в названии волчку бросают вызов постоянный герой Шепард Ральф и так называемый «цыганский волчок» похожего дизайна на Мэрайю по имени Вольф. [11]
«Волчок» — короткий рассказ богемного писателя Франца Кафки . [12]
Рок-группа The Cure выпустила альбом The Top в 1984 году, названный и, по крайней мере, частично вдохновленный одноименной игрушкой. Альбом включает заглавный трек, в начале песни которого можно услышать звук вращающегося волчка.
Волчок является центральным элементом и метафизическим символом в фильме « Начало » (2010), снятом Кристофером Ноланом и с Леонардо Ди Каприо в главной роли . В финальном кадре камера движется над вращающимся волчком как раз перед тем, как он начинает шататься. [13]
В 2022 году вращающийся волчок в армянском стиле с песней «Spin the Magic» был выбран в качестве художественной темы и основного мотива для 20-го выпуска детского конкурса песни «Евровидение» , который пройдет в Ереване , Армения . [14]
