Aby zrozumieć tajemnicę bąków należy zrozumieć nadrzędną zasadę, która brzmi: każde wirujące ciało stara się zachować kierunek płaszczyzny, w której wiruje, a co za tym idzie: także i oś obrotów, która jest do tej płaszczyzny prostopadła. Ta zasada sprawia, że każdy porządny bąk jest uparty i dopóki wiruje – z żelazną konsekwencją utrzymuje kierunek osi wokół, której się porusza. Zachowuje tym samym kierunek płaszczyzny ruchu obrotowego.
ILUSTRACJE: fotografie i filmy prezentujące urządzenia wykorzystujące zjawisko żyroskopowe: stabilizatory w kamerach fotograficznych, lornetkach, konstrukcje nośne typu gimbal, żyrokompasy, urządzeni nawigacyjne (jak np. sztuczny horyzont), rowery jednokołowe tzw. monocykle, rotory śmigłowców, występy artystów cyrkowych zajmujących się żonglerką.
EKSPONATY POKAZOWE i POMOCE NAUKOWE: rower, koło rowerowe z uchwytami do prezentacji efektu żyroskopowego, bąki i bączki, latające talerze z tworzywa, model pokazowy żyroskopu.
NARZĘDZIA: piła do drewna, wkrętak, wiertarka stołowa lub ręczna, wiertła śr. 1 mm, 2 mm, nożyczki, nóż introligatorski, ołówek, linijka, pistolet do kleju na gorąco (z zapasem kleju), młotek, szczypce uniwersalne, szczypce do gięcia drutu.
MATERIAŁY: - patyczki od lodów dł. 132 mm, 2 szt.
- listwa drewniana 10 x 40 mm, dł. 145 mm
- drut stalowy śr. 1.5 – 1.8 mm, dł. 150 mm
- gwoździe 1.2 x 18
- blachowkręt (bez wiertła) 4 x 12
- pinezka
- tektura gr. 2 mm 120 x 120 mm
- płyta CD, 4 szt.
- podkładka stalowa z gumowym o-ringiem, śr. 16, 2 szt.
- pręt drewniany śr. 6 mm, dł. 140 mm
- taśma klejąca wąska, spożywcza
- gumki recepturki, 2 szt.
MONTAŻ:
1. W pręcie drewnianym śr. 6 mm wiercimy koncentryczne otwory z obydwu końców wiertłem śr. 1 mm oraz otwór w połowie długości pręta, wzdłuż jego średnicy.
2. W otwory – wbijamy delikatnie gwoździe i skracamy je, odcinając łeb na nóżce żyroskopu a gwóźdź zamocowany w połowie długości pręta redukujemy o ostrze ucinając je przy samym pręcie.
3. Płyty CD składamy razem i sklejamy taśmą klejącą. W otworach wewnętrznych montujemy podkładki śr. 16 mm. Jeśli wchodzą w otwory płyt zbyt luźno – stabilizujemy klejem na gorąco.
4. Na brzegu dysku wiercimy otwór wiertłem o śr. 2 mm.
5. W tak przygotowany dysk żyroskopu wsuwamy oś (pręt drewniany śr. 6 mm) powinien wejść pasownie w otwory podkładek.
6. W patyczkach od lodów wiercimy na jednym końcu otwory o śr. 1 mm w odległości 10 mm od końca i odstępie 20 mm, na drugim – wiertłem o śr. 2 mm otwór w odległości 5 mm od końca. Koniec z otworem śr. 2 mm odcinamy mniej więcej w jego średnicy.
7. Z listwy 10 x 40 mm odcinamy odcinek o dł. 145 mm.
8. Z tektury gr. 2 mm wycinamy format – podstawę o wymiarach 120 x 120 mm
9. Na obu końcach mocujemy przy pomocy gwoździ przygotowane uprzednio patyczki od lodów.
10. Tak przygotowany element przyklejamy do podstawy klejem na gorąco.
11. Z drutu stalowego wyginamy uchwyt blokady żyroskopu.
12. Blokadę montujemy do wspornika przy pomocy blachowkrętu 4 x 12, ustalając eksperymentalnie jej położenie z wstawionym do przyrządu startowego żyroskopem. Zamocowana blokada powinna ciasno, ale bez dużych oporów obracać się na blachowkręcie a zaczep powinien pasować do otworu wywierconego w dysku żyroskopu.
13. Z gumek recepturek robimy linkę napędową, którą mocujemy pinezką w sposób jaki pokazano na fotografii. Pinezka powinna być zamocowana na wysokości gwoździa znajdującego się w połowie pręta osi żyroskopu.
Do eksperymentów z efektem żyroskopowym nadają się doskonale wszelkie zabawki typu bączek. Można wykorzystać oryginalne produkty dostępne w sklepach zabawkowych współczesne lub z epoki (starsze zabawki są znacznie trwalsze i wykonane z lepszych materiałów). Rozpędzony bączek można ustawić na podłodze, blacie stołu, ale też na przedmiotach o bardzo małej powierzchni. Bąk wirujący na powierzchni płyty drewnianej (np. arkusza sklejki) umożliwia prezentację stabilności obracającej się masy np. przez gwałtowne podrzucanie bąka. Wyrzucony w powietrze zachowa pozycję i wyląduje na nóżce… nie uda się to na pewno jeśli powtórzymy doświadczenie z bąkiem nie wprowadzonym w ruch obrotowy.
Najpiękniejsze efekty daję doświadczenia z modelami żyroskopów pokazowych. Modele takie można wykonywać samodzielnie z ogólnie dostępnych materiałów. Zaprezentowany na fotografii model żyroskopu wykonano ze sklejki i drewna. Przystosowany jest do rozpędzania przy pomocy mikromotoru (wiertarki modelarskiej).
Podstawkę na której ustawia się wirujący żyroskop można unieść do góry i manewrując nią w różnych kierunkach i pod różnym kątem, zademonstrować niezwykła stabilność i efekt żyroskopowy.
Klasycznym eksperymentem demonstrującym efekt żyroskopowy jest ten z użyciem koła od roweru. Koło powinno mieć zamontowane w osi uchwyty przy pomocy których można wygodnie je trzymać. Koło takie wprawione w ruch obrotowy zachowuje stabilność i pozwala zredukować podparcie do tylko jednego punktu.
Kluczową kwestią jest szybki ruch wirowy… Typowy bączek zabawka posiada stalowy pręt skręcony spiralnie umocowany w specjalnym łożysku. Pręt może poruszać się swobodnie ruchem posuwisto - zwrotnym. Ruchy pionowe wprowadzają korpus bąka w ruch wirowy zapewniając napęd. Małe bączki (zakrętka na wykałaczce, kółko zębate od starego budzika) można napędzać odpowiednim ruchem palców albo dłoni (piłeczka na patyczku, zakrętka etc.). Są też konstrukcje wykorzystujące dodatkowe akcesoria: np. ząbkowane taśmy, sznurek albo linkę (podobne metody stosuje się np. w rozrusznikach silników spalinowych kosiarek albo pił łańcuchowych…)
Model żyroskopu wykonany w ramach tego skryptu można rozpędzać przy pomocy linki gumowej w przyrządzie startowym (nakręcając linkę gumową do oporu i blokując dysk uchwytem) ale można też (wzorem modelu z zestawu pt. Koło Newtona) nawinąć odcinek sznurka na oś obrotu i przytrzymując żyroskop w uchwycie przyrządu – rozpędzić przy pomocy sznurka…
Żeby wprawić bąka w naprawdę wysokie obroty należy użyć czegoś bardziej zaawansowanego technicznie. Silnik elektryczny, np. mikromotoru albo wiertarki. Wtedy nawet całkiem spory globus zamocowany na cienkiej i długiej nóżce można ustawić na podłodze…
ILUSTRACJE: fotografie i filmy prezentujące urządzenia wykorzystujące zjawisko żyroskopowe: stabilizatory w kamerach fotograficznych, lornetkach, konstrukcje nośne typu gimbal, żyrokompasy, urządzeni nawigacyjne (jak np. sztuczny horyzont), rowery jednokołowe tzw. monocykle, rotory śmigłowców, występy artystów cyrkowych zajmujących się żonglerką.
EKSPONATY POKAZOWE i POMOCE NAUKOWE: rower, koło rowerowe z uchwytami do prezentacji efektu żyroskopowego, bąki i bączki, latające talerze z tworzywa, model pokazowy żyroskopu.
NARZĘDZIA: piła do drewna, wkrętak, wiertarka stołowa lub ręczna, wiertła śr. 1 mm, 2 mm, nożyczki, nóż introligatorski, ołówek, linijka, pistolet do kleju na gorąco (z zapasem kleju), młotek, szczypce uniwersalne, szczypce do gięcia drutu.
MATERIAŁY: - patyczki od lodów dł. 132 mm, 2 szt.
- listwa drewniana 10 x 40 mm, dł. 145 mm
- drut stalowy śr. 1.5 – 1.8 mm, dł. 150 mm
- gwoździe 1.2 x 18
- blachowkręt (bez wiertła) 4 x 12
- pinezka
- tektura gr. 2 mm 120 x 120 mm
- płyta CD, 4 szt.
- podkładka stalowa z gumowym o-ringiem, śr. 16, 2 szt.
- pręt drewniany śr. 6 mm, dł. 140 mm
- taśma klejąca wąska, spożywcza
- gumki recepturki, 2 szt.
MONTAŻ:
1. W pręcie drewnianym śr. 6 mm wiercimy koncentryczne otwory z obydwu końców wiertłem śr. 1 mm oraz otwór w połowie długości pręta, wzdłuż jego średnicy.
2. W otwory – wbijamy delikatnie gwoździe i skracamy je, odcinając łeb na nóżce żyroskopu a gwóźdź zamocowany w połowie długości pręta redukujemy o ostrze ucinając je przy samym pręcie.
3. Płyty CD składamy razem i sklejamy taśmą klejącą. W otworach wewnętrznych montujemy podkładki śr. 16 mm. Jeśli wchodzą w otwory płyt zbyt luźno – stabilizujemy klejem na gorąco.
4. Na brzegu dysku wiercimy otwór wiertłem o śr. 2 mm.
5. W tak przygotowany dysk żyroskopu wsuwamy oś (pręt drewniany śr. 6 mm) powinien wejść pasownie w otwory podkładek.
6. W patyczkach od lodów wiercimy na jednym końcu otwory o śr. 1 mm w odległości 10 mm od końca i odstępie 20 mm, na drugim – wiertłem o śr. 2 mm otwór w odległości 5 mm od końca. Koniec z otworem śr. 2 mm odcinamy mniej więcej w jego średnicy.
7. Z listwy 10 x 40 mm odcinamy odcinek o dł. 145 mm.
8. Z tektury gr. 2 mm wycinamy format – podstawę o wymiarach 120 x 120 mm
9. Na obu końcach mocujemy przy pomocy gwoździ przygotowane uprzednio patyczki od lodów.
10. Tak przygotowany element przyklejamy do podstawy klejem na gorąco.
11. Z drutu stalowego wyginamy uchwyt blokady żyroskopu.
12. Blokadę montujemy do wspornika przy pomocy blachowkrętu 4 x 12, ustalając eksperymentalnie jej położenie z wstawionym do przyrządu startowego żyroskopem. Zamocowana blokada powinna ciasno, ale bez dużych oporów obracać się na blachowkręcie a zaczep powinien pasować do otworu wywierconego w dysku żyroskopu.
13. Z gumek recepturek robimy linkę napędową, którą mocujemy pinezką w sposób jaki pokazano na fotografii. Pinezka powinna być zamocowana na wysokości gwoździa znajdującego się w połowie pręta osi żyroskopu.
Do eksperymentów z efektem żyroskopowym nadają się doskonale wszelkie zabawki typu bączek. Można wykorzystać oryginalne produkty dostępne w sklepach zabawkowych współczesne lub z epoki (starsze zabawki są znacznie trwalsze i wykonane z lepszych materiałów). Rozpędzony bączek można ustawić na podłodze, blacie stołu, ale też na przedmiotach o bardzo małej powierzchni. Bąk wirujący na powierzchni płyty drewnianej (np. arkusza sklejki) umożliwia prezentację stabilności obracającej się masy np. przez gwałtowne podrzucanie bąka. Wyrzucony w powietrze zachowa pozycję i wyląduje na nóżce… nie uda się to na pewno jeśli powtórzymy doświadczenie z bąkiem nie wprowadzonym w ruch obrotowy.
Najpiękniejsze efekty daję doświadczenia z modelami żyroskopów pokazowych. Modele takie można wykonywać samodzielnie z ogólnie dostępnych materiałów. Zaprezentowany na fotografii model żyroskopu wykonano ze sklejki i drewna. Przystosowany jest do rozpędzania przy pomocy mikromotoru (wiertarki modelarskiej).
Podstawkę na której ustawia się wirujący żyroskop można unieść do góry i manewrując nią w różnych kierunkach i pod różnym kątem, zademonstrować niezwykła stabilność i efekt żyroskopowy.
Klasycznym eksperymentem demonstrującym efekt żyroskopowy jest ten z użyciem koła od roweru. Koło powinno mieć zamontowane w osi uchwyty przy pomocy których można wygodnie je trzymać. Koło takie wprawione w ruch obrotowy zachowuje stabilność i pozwala zredukować podparcie do tylko jednego punktu.
Kluczową kwestią jest szybki ruch wirowy… Typowy bączek zabawka posiada stalowy pręt skręcony spiralnie umocowany w specjalnym łożysku. Pręt może poruszać się swobodnie ruchem posuwisto - zwrotnym. Ruchy pionowe wprowadzają korpus bąka w ruch wirowy zapewniając napęd. Małe bączki (zakrętka na wykałaczce, kółko zębate od starego budzika) można napędzać odpowiednim ruchem palców albo dłoni (piłeczka na patyczku, zakrętka etc.). Są też konstrukcje wykorzystujące dodatkowe akcesoria: np. ząbkowane taśmy, sznurek albo linkę (podobne metody stosuje się np. w rozrusznikach silników spalinowych kosiarek albo pił łańcuchowych…)
Model żyroskopu wykonany w ramach tego skryptu można rozpędzać przy pomocy linki gumowej w przyrządzie startowym (nakręcając linkę gumową do oporu i blokując dysk uchwytem) ale można też (wzorem modelu z zestawu pt. Koło Newtona) nawinąć odcinek sznurka na oś obrotu i przytrzymując żyroskop w uchwycie przyrządu – rozpędzić przy pomocy sznurka…
Żeby wprawić bąka w naprawdę wysokie obroty należy użyć czegoś bardziej zaawansowanego technicznie. Silnik elektryczny, np. mikromotoru albo wiertarki. Wtedy nawet całkiem spory globus zamocowany na cienkiej i długiej nóżce można ustawić na podłodze…
