Слинки

Винтовая пружинная игрушка

Слинки — это спиральная пружинная игрушка, изобретенная Ричардом Т. Джеймсом в начале 1940-х годов. Он может выполнять ряд трюков, в том числе спускаться по лестнице из конца в конец, растягиваясь и изменяя свою форму с помощью гравитации и собственного импульса; и кажется, что он левитирует в течение некоторого времени после падения. Эти интересные характеристики способствовали его успеху на родине, в Соединенных Штатах, и они вдохновили на создание множества популярных игрушек с компонентами, похожими на Slinky, во многих странах.

История

Slinky был изобретен и разработан американским военно-морским инженером Ричардом Т. Джеймсом в 1943 году и успешно продемонстрирован в универмаге Gimbels в Филадельфии в ноябре 1945 года.

Первоначально цена Slinky составляла 1 доллар, но многие заплатили гораздо больше из-за роста цен на пружинную сталь в Пенсильвании. Однако на протяжении всей своей истории цена на нее оставалась скромной из-за беспокойства Бетти Джеймс о доступности игрушки для менее состоятельных покупателей. Помимо использования в качестве игрушки, он использовался как инструмент обучения в классе; в качестве портативной и выдвижной радиоантенны в военное время (особенно во время войны во Вьетнаме). ^[1] Он был занесен в Национальный зал славы игрушек в The Strong в Рочестере, штат Нью-Йорк, в 2000 году. В 2003 году он был включен в Список игрушек века Ассоциации индустрии игрушек . ^[2] За первые 60 лет было продано около 300 миллионов Slinky. ^[3]

Создание

В 1943 году Ричард Т. Джеймс , военно-морской инженер-механик, наблюдал, как пружина «шагнула» вниз после того, как ее сбили с полки, а затем остановилась в вертикальном положении. ^{[4] [5]} Жена Джеймса Бетти позже вспоминала: «Он пришел домой и сказал: «Думаю, если я получу нужные свойства стали и правильное натяжение, я смогу заставить ее ходить». ^[6] Джеймс экспериментировал с разными типы стальной проволоки в течение следующего года и, наконец, нашли пружину, которая будет «ходить». Бетти была настроена скептически, но изменила свое мнение, когда игрушка была доработана и соседские дети проявили к ней живой интерес. ^[5]

Ричард и Бетти основали компанию James Industries и начали производство обтягивающих брюк в Клифтон-Хайтс, штат Пенсильвания, продавая их по 1 доллару за штуку. ^[5] Их было 2+Высотой 1 ⁄ дюйма ( 64 мм) и включало 98 витков высококачественной сине-черной шведской стали. ^[7] Первоначально у них были трудности с продажей Слинки в магазинах игрушек, но в ноябре 1945 года им было предоставлено разрешение установить наклонную плоскость в отделе игрушек универмага Gimbels в Филадельфии для ее демонстрации. Это был мгновенный хит; первые 400 единиц были проданы за 90 минут. ^{[5] [7]} В 1946 году Слинки был представлен на Американской ярмарке игрушек .

Последующие события

В 1960 году, после того как его жена подала на развод, Ричард Джеймс покинул компанию и стал евангелистским миссионером в Боливии в компании Wycliffe Bible Translators . ^[8] Бетти Джеймс перевела компанию в Холлидейсбург, штат Пенсильвания, в 1964 году, и под ее руководством компания росла. ^[5] Она объяснила успех игрушки ее «простотой». ^[9] Компания была продана Poof Products, Inc. в 1998 году. ^{[5] [10]} Slinky продолжила производство в Холлидейсбурге. ^[5]

Бетти Джеймс умерла от застойной сердечной недостаточности в ноябре 2008 года в возрасте 90 лет, проработав президентом компании James Industries с 1960 по 1998 год. ^[10]

В июле 2012 года Poof-Slinky, Inc. была приобретена частной инвестиционной компанией Propel Equity Partners. ^[11] В 2014 году Propel Equity Partners объединила Poof-Slinky® и несколько других брендов игрушек в Alex Brands™. ^[12]

В июле 2020 года бренд Slinky был продан Just Play. ^[13]

Физические свойства

Правилами, управляющими механикой Слинки, являются закон Гука и эффекты гравитации .

Период колебаний

Колебания вертикально подвешенной пружины имеют периодическую длительность ^[14]

${\displaystyle T={\sqrt {\frac {32L}{g}}}\,,}$

где - длина Слинки в гравитационном поле Земли и ускорение свободного падения . Обратите внимание, что выражение для не зависит от жесткости пружины и массы пружины. Для пружинного маятника можно было бы ожидать такой зависимости. Это связано с тем, что зависимость от и скрыта в длине : ${\textstyle L}$ ${\textstyle g}$ ${\textstyle g=9.81\,\mathrm {m/s} ^{2}}$ ${\textstyle T}$ ${\textstyle k}$ ${\textstyle m}$ ${\textstyle k}$ ${\textstyle m}$ ${\textstyle L(k,m)}$

${\displaystyle L(k,m)={\frac {mg}{2k}}={\frac {W}{2k}}\,,}$

это позволяет написать:

${\displaystyle T=4{\sqrt {\frac {m}{k}}}\,.}$

Это выражение отличается от обычного пружинного маятника.

${\displaystyle T_{\mbox{spring pendulum}}=2\pi {\sqrt {\frac {m}{k}}}\,,}$

потому что для пружинного маятника предполагается невесомая пружина с массой, прикрепленной внизу. ${\textstyle m}$

Равновесие

В состоянии равновесия Слинки вся результирующая сила аннулируется по всей Слинки. В результате получается стационарный Слинки с нулевой скоростью. Поскольку положение каждой части Слинки определяется массой Слинки, силой гравитации и жесткостью пружины, могут быть вызваны различные другие свойства Слинки. Длина идеализированной слинки, растянутой под собственным весом, если предположить, что полностью сжатая длина незначительна, равна

${\displaystyle L={\frac {W}{2k}},}$

где L — длина Слинки, W — вес Слинки, а k — жесткость пружины Слинки.

Из-за эффекта гравитации Слинки кажется свернутым к нижнему концу, как это регулируется уравнением

${\displaystyle p(n)=L(n-1)^{2}.}$

Где n — безразмерная переменная, 0 ≤  n  ≤ 1, где n  = 0 соответствует верху Slinky, а n  = 1 — низу. Каждое промежуточное значение n соответствует доле массы Слинки над этой точкой n , а p ( n ) дает положение, в котором n находится над нижней частью Слинки.

Это квадратное уравнение означает, что центр масс находится не в середине Слинки, а находится на одну четверть длины над нижним концом.

${\displaystyle p\left({\frac {1}{2}}\right)=L\left({\frac {1}{2}}-1\right)^{2}={\frac {L}{4}}.}$

Явления

Лестничный марш

При движении на ступенчатой ​​платформе, такой как лестница, Slinky передает энергию по своей длине в виде продольной волны. Вся пружина спускается из стороны в сторону периодическими движениями, как будто «спускаясь» вниз по ступеньке за раз. ^[15]

Левитация

Когда верхний конец Slinky падает, информация об изменении натяжения должна распространиться на нижний конец, прежде чем обе стороны начнут падать; верхняя часть растянутой пружины упадет, а нижняя изначально останется в исходном положении, сжимая пружину. ^[16] Это создает время приостановки ~0,3 с для оригинального Slinky, ^{[17] [18]} , но потенциально может создать гораздо большее время приостановки. Центр масс подвешенного Слинки движется вниз с ускорением 1 g (около 32 футов в секунду или 9,8 м/с/с); при отпускании нижняя часть движется вверх по направлению к верхней части с эквивалентным постоянным ускорением вверх по мере снятия натяжения. Когда пружина сжимается, каждая точка по ее длине будет ускоряться вниз под действием силы тяжести и напряжения и испытывать уменьшение общего ускорения вниз, связанного с высотой вдоль пружины, из-за изменения силы пружины с растяжением - в нижней части пружины начальная точка, направленная вверх. ускорение уменьшается в соответствии с законом Гука, когда пружина сжимается, но центр, к которому она движется, становится ближе - это означает, что основание будет смещено достаточно к центру инерционной массы, чтобы казалось, что оно висит на месте. Если эта феноменология распространится на очень легкие струны с тяжелыми подвешенными массами (которые имеют примерно линейное распределение натяжения), для объяснения этого явления потребуется другая математика.

Коммерческая история

Джингл

Джингл для телевизионной рекламы Slinky был создан в Колумбии, Южная Каролина, в 1962 году, когда Джонни Маккалоу и Гомер Фесперман написали музыку, а Чарльз Уигли написал тексты. Этот джингл стал самым продолжительным в истории рекламы. ^[5]

Сам джингл пародировался и упоминался в популярной культуре. Его можно увидеть в рекламе «Бревно» на шоу Рена и Стимпи, а также в исполнении актера Джима Керри в фильме «Эйс Вентура: Когда зовет природа» . Он также упоминается в фильме « Лорды Догтауна» , где его полностью поет Эмиль Хирш , а также поется Эдди Мерфи как часть финальной программы в комедийном фильме « Эдди Мерфи Raw» . Его также пародировали в рекламе Isuzu Amigo, которая использовалась в качестве промо к возвращению автомобиля в конце марта 1998 года, почти за два месяца до того, как реклама была снята из-за критики со стороны компании, производившей Slinky. ^[19]

Слинки Собака

В начале истории James Industries Хелен Херрик Малсед из штата Вашингтон отправила компании письмо и чертежи для разработки игрушек-каталок Slinky. Ее идеи понравились компании, и в линейку продукции компании были добавлены Slinky Dog и Slinky Train. Slinky Dog, маленькая пластиковая собачка, передняя и задняя части которой были соединены металлической Slinky, дебютировала в 1952 году. Малсед получала гонорары в размере от 60 000 до 70 000 долларов ежегодно в течение 17 лет за свой патент на идею игрушки-тяги Slinky, но так и не посетила завод. . ^[20]

В 1995 году Slinky Dog (озвученный Джимом Варни и Блейком Кларком ) был переработан для всех фильмов Pixar « История игрушек» . Несколько лет назад компания James Industries прекратила выпуск своей модели Slinky Dog. Бетти Джеймс одобрила новый Slinky Dog, заявив прессе: «Предыдущий Slinky Dog был далеко не таким милым, как этот». ^[21]

Пластиковые обтягивающие штаны

Пластиковая игрушка радужного цвета.

Также доступны пластиковые обтягивающие шнурки. Их можно сделать в разных цветах. Многие из них выполнены цветами радуги в радужном порядке. Они продавались в 1970-х годах как более безопасная альтернатива металлическим Slinky, поскольку не представляли опасности при подключении к электрическим розеткам. Пластиковая пружинная игрушка, известная как Plastic Slinky, была изобретена Дональдом Джеймсом Реумом-старшим из компании Master Mark Plastics в Олбани, штат Миннесота. Идея пришла в голову Реуму, когда он экспериментировал с различными технологиями изготовления спирального шланга для полива растений. Однако, по словам его детей, когда он сошёл с конвейера, он больше походил на «Слинки». Он работал над этим, пока все не получилось идеально, а затем отправился к Бетти Джеймс со своим прототипом. Реум несколько лет производил пластиковые обтягивающие штаны для Бетти Джеймс. В конце концов Бетти Джеймс решила производить продукт исключительно на производстве Джеймса, фактически прекратив производство игрушки небольшой компанией из Миннесоты. Номер патента Реума 4120929 был подан 28 декабря 1976 г. и выдан Патентным ведомством США 17 октября 1978 г. ^[22]

Награды и отличия

В 1999 году Почтовая служба США выпустила почтовую марку Slinky. ^[23] Слинки были занесены в Национальный зал славы игрушек в 2000 году за серию марок «Празднуем век» . Законопроект о назначении Слинки игрушкой штата Пенсильвания был внесен Ричардом Гейстом в 2001 году, но не принят. ^[24] В том же году Бетти Джеймс была введена в Зал славы Ассоциации индустрии игрушек . ^[10] В 2003 году Слинки был включен в список 100 самых запоминающихся и креативных игрушек 20-го века, составленный Ассоциацией индустрии игрушек. ^[25]

Другое использование

Слинки и подобные пружины можно использовать для создания звукового эффекта, напоминающего лазерную пушку. ^[26] Для этого поднимите Слинки в воздух и ударьте по одному концу, вызывая металлический звук, высота которого резко снижается. Эффект можно усилить, прикрепив к одному концу Слинки пластиковый стаканчик.

Геликофон — это название, которое композитор и художница Соня Пасо-Роккиа дала музыкальному инструменту, сделанному из пружинки и резонатора. Helix — это звуковая инсталляция, включающая до 20 Helixophone, автоматизированных и воспроизводящих интерактивную звуковую композицию. ^{[27] [28] [29] [30] [31]}

Металлические пружинки можно использовать в качестве антенны; он резонирует между 7 и 8 МГц. Во время войны во Вьетнаме она использовалась как переносная антенна для местной КВ связи. Эта установка имела множество преимуществ перед выстрелом по длинной проволоке из гранатомета М79: малые габариты, быстрая и бесшумная установка, возможность многоразового использования, хороший угол взлета для местной связи, достаточные характеристики. Он также использовался для расширения радиуса действия портативных радиостанций. ^[32]

В 1985 году совместно с Космическим центром Джонсона и Хьюстонским музеем естественных наук астронавты космического корабля «Дискавери» создали видеоролик, демонстрирующий, как знакомые игрушки ведут себя в космосе . Один астронавт описал игрушку как «своего рода обвисшую». Видео подготовлено для стимулирования интереса школьников к основным принципам физики и явлению невесомости. ^[33]

Несколько онлайн-видео показали, что Slinky можно установить на опору кормушки для птиц, чтобы удержать белок от взбирания на нее. ^[34]

Смотрите также

• Пружина (устройство) § Классификация

Рекомендации

1. «Случайное изобретение Слинки».
2. «Ассоциация индустрии игрушек объявляет свой «Список игрушек столетия»» (пресс-релиз). Ассоциация индустрии игрушек. 20 января 2003 г. Архивировано из оригинала 1 апреля 2003 г.
3. Фабри, Меррилл (27 ноября 2015 г.). «Как обтягивающие штаны появились в магазинах 70 лет назад». Время . Проверено 3 января 2018 г.
4. «Изобретатель недели: Слинки» . Инженерная школа Массачусетского технологического института . Архивировано из оригинала 22 февраля 2009 года . Проверено 24 февраля 2009 г.
5. Уолш, Тим (2005). Вечные игрушки: классические игрушки и создатели их . Издательство Эндрюса МакМила . стр. 62–65. ISBN 978-0-7407-5571-2.
6. Пшибис, Джон (1 марта 1998 г.). «Новые идеи». Обзорный журнал Лас-Вегаса . Архивировано из оригинала 26 октября 2003 года . Проверено 21 февраля 2024 г.
7. Рич, Марк (2005). 101 величайшая игрушка эпохи бэби-бумеров по версии Warman . Айола, Висконсин: KP Books. стр. 58–59. ISBN 0-89689-220-4.
8. "Дитя" Слинки" . Дейли Таймс округа Делавэр . 25 ноября 1976 года . Проверено 25 января 2014 г.
9. «Бетти Джеймс, соучредитель компании Slinky, умирает» . КХМБ-ТВ . Ассошиэйтед Пресс . 22 ноября 2008 года . Проверено 25 февраля 2009 г.
10. Hevesi, Деннис (25 ноября 2008 г.). «Бетти Джеймс, давшая имя обтягивающей игрушке, умерла в 90 лет». Нью-Йорк Таймс . Проверено 25 февраля 2009 г.
11. «Propel Equity Partners приобретает ALEX®» . www.businesswire.com . 28 мая 2013 года . Проверено 22 января 2023 г.
12. «ALEX TOYS®, POOF-SLINKY® и ZOOB® объединяются под новым коллективным брендом» . www.businesswire.com . 29 января 2014 года . Проверено 22 января 2023 г.
13. «Just Play приобретает бренды Slinky и Shrinky Dinks» . июль 2020.
14. Прец, Йорг (1 июля 2021 г.). «Колебания подвешенной пружинки». Европейский журнал физики . 42 (4): 045008. arXiv : 2005.12203 . Бибкод : 2021EJPh...42d5008P. дои : 10.1088/1361-6404/abcddf. ISSN  0143-0807. S2CID  218869730.
15. Икенсон, Бен. Патенты: гениальные изобретения: как они работают и как они появились.
16. Физика падения Slinky - видео падения расширенного Slinky. Откройте для себя журнал . 26 сентября 2011 г.
17. Кросс, Род С.; Уитленд, Майк С. (22 августа 2012 г.). «Моделирование падающей пружинки». Американский журнал физики . 80 (12): 1051. arXiv : 1208.4629 . Бибкод : 2012AmJPh..80.1051C. дои : 10.1119/1.4750489. S2CID  33704140.
18. Кросс, Род С.; Уитленд, Майк С. (2012). «Моделирование падающей пружинки». Американский журнал физики . Американская ассоциация учителей физики. 80 (12): 1051. arXiv : 1208.4629 . Бибкод : 2012AmJPh..80.1051C. дои : 10.1119/1.4750489. S2CID  33704140.
19. Холлидей, Джин (18 мая 1998 г.). «Isuzu снимает рекламный ролик, пародирующий обтягивающую рекламу: вступительный ролик о внедорожнике Amigo вызвал критику; маркетолог говорит, что полет окончен». Возраст рекламы . Крэйн Коммуникейшнс . Архивировано из оригинала 26 февраля 2023 года . Проверено 10 февраля 2024 г.
20. Макдауэлл, Эдвин (28 ноября 1998 г.). «Хелен Х. Малсед, 88 лет, создательница обтягивающих игрушек» . Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 24 августа 2016 года . Проверено 26 февраля 2009 г.
21. Витчел, Алекс (21 февраля 1996 г.). «Говорящие игрушки с Бетти Джеймс; настойчивость ради семьи и Слинки». Нью-Йорк Таймс . Проверено 26 февраля 2009 г.
22. Патент США 4120929, Реум, Дональд Джеймс, «Способ изготовления спирально намотанного пластикового изделия», выдан 17 октября 1978 г. 
23. Справочник по рецептивному и выразительному языку. Детройт, Мичиган: Издательство Государственного университета Уэйна. 2006. с. 106. ИСБН 0-8143-3314-1. Проверено 25 февраля 2009 г.
24. «Регулярная сессия 2001–2002 гг., Законопроект Палаты представителей 1893» . Генеральная ассамблея Пенсильвании . Проверено 31 марта 2011 г.
25. «Ассоциация индустрии игрушек объявляет список игрушек века» (пресс-релиз). Деловая телеграмма Ассоциации индустрии игрушек . 21 января 2003 года . Проверено 19 февраля 2009 г.
26. «ЭКСПЕРИМЕНТЫ: эксперименты - звуковой эффект лазерной пушки - Лаборатория - Ворота Австралийской радиовещательной корпорации в науку» . www.abc.net.au. _ Проверено 19 февраля 2018 г.
27. "Соня Пасо-Роккья - Спираль - Экспозиция в Викторивилле - Ле Карре 150" . www.lecarre150.com (на канадском французском языке) . Проверено 10 марта 2021 г.
28. Сара (16 декабря 2015 г.). «2017». fimav.qc.ca (на канадском французском языке) . Проверено 10 марта 2021 г.
29. Пуассон, Софи (9 января 2018 г.). «Ребондир». Журнал Метро (на французском языке) . Проверено 10 марта 2021 г.
30. "Премьера ICI Radio-Canada | Balados, livres audio" . Радио-Канада (на французском языке) . Проверено 10 марта 2021 г.
31. Радио-Канада: Ici Alberta. «Hélix au Centre d'arts visuels de l'Alberta». Facebook (на французском языке) . Проверено 10 марта 2021 г.
32. Секреты выживания в последнюю минуту: 128 гениальных советов, как пережить грядущий апокалипсис и другие незначительные неудобства . Чикаго Ревью Пресс, Инкорпорейтед. 2015. с. 24. ISBN 9781613749852.
33. «Игрушечное время в космосе». Нью-Йорк Таймс . 16 апреля 1985 года. Архивировано из оригинала 10 ноября 2012 года . Проверено 26 февраля 2009 г.
34. «Женщина использует Слинки, чтобы уберечь белок от кормушки» . 21 декабря 2016 г.

Внешние ссылки

• Пуф-Слинки, Инк
• Сиднейский университет - родной институт исследователей физики Слинки.