Зображена на малюнку і схемою простенька іграшка дійшла до наших днів від древніх кельтів. Найцікавіше, що в неї з задоволенням грали не тільки діти, а й дорослі: настільки незвичайними властивостями вона володіла. Якщо злегка закрутити предмет, що нагадує човник, за годинниковою стрілкою, то, покрутившись деякий час як дзига, він зупиниться, а потім несподівано почне обертатися. в зворотну сторону!
Всім, хто ще зі шкільної лави запам'ятав закон збереження енергії, це може здатися неймовірним. Але легко заперечувати те, що не можна перевірити експериментально, наочно продемонструвати. А цю іграшку (див. Фото) кожен може не тільки зробити сам, але і випробувати її загадковий ефект.
Цікаво спостерігати за тими, хто намагається з ходу пояснити дивацтва її поведінки. Найчастіше це пов'язують з магнітним полем, електростатичними або аеродинамічними силами, наявністю всередині особливої рідини і так далі, поки не дійдуть до нечистої сили. Добре б, звичайно, щоб іграшка була прозорою: це відразу виключило б і такі підозри, як захований моторчик, гіроскоп або хитрі пружинки. Ближче всіх до реальності бувають. рибалки, нерідко спостерігають подібне явище при різких поворотах моторних човнів.
Історія загадкової іграшки не менше таємнича, ніж її поведінку. Точні дані відсутні, але припускають, що вперше такий ефект був виявлений випадково у незрозумілого предмета, знайденого при розкопках поселень стародавнього європейського племені кельтів. Розповідають, що один археолог в задумі несвідомо крутив на своєму столі дивну річ, яку порахували наконечником кельтської стріли. Несподівано він помітив, що ретельно відполірований, але несиметричний камінчик за власним бажанням змінює напрямок обертання. Можна тільки гадати, звідки знали про це стародавні кельти, або галли, як називали їх римляни.
Однак тепер подібні тіла, що володіють здатністю змінювати напрямок обертання, називають кельтськими камінням.
Таку незвичайну іграшку можна зробити з пластмаси, дерева, металу, гіпсу або іншого піддається обробці матеріалу. Щоб спробувати, скопіюйте форму «човники», показану на малюнку. Якість моделі визначається дуже просто: підраховують кількість оборотів, які вона зробить після зміни напрямку обертання. «Човник» може зробити до шести оборотів. Для перевірки ефекту виборчого обертання краще не закручувати її, а злегка вдарити зверху по одному кінця моделі: вона почне обертатися.
У чому ж секрет дивовижних властивостей кельтського каменю? Спробуйте розібратися, експериментуючи з ним самостійно.
Наведені три проекції кельтської «човники» - в натуральну величину. Вони є вихідними для виготовлення іграшок різного розміру (задавши розміри клітин на свій розсуд).
Зверніть увагу, що при закручуванні моделі проти годинникової стрілки ефекту реверсу не виникає: «човник» поводиться «нормально», тобто як будь-який дзига. Секрет криється в несиметрії каменю, непомітною на перший погляд.
Для отримання ефекту реверсу необхідно виконати дві умови. Перше - дотримати особливу форму опорної поверхні «човники». Друга умова стосується розподілу мас. З курсу фізики ми знаємо, що для кожного тіла можна вказати вісь обертання, щодо якої воно має мінімальну моментом інерції. Ця вісь в кельтських каменях ніколи не збігається з площиною малої кривизни, а утворює з нею деякий кут. Коли величина цього кута становить всього кілька градусів, несиметрія кельтського каменю може бути не видно оку. Від знака кута залежить, по або проти годинникової стрілки буде крутитися модель після удару по одному з її кінців зверху.
Кельтська «човник» і її проекції в натуральну величину
На кількість оборотів кельтського каменю впливають ще кілька причин - наприклад, тертя в точці опори. Втрати енергії на тертя повинні бути мінімальними, але також важливо, щоб камінь не прослизав по опорі. При дуже малому або великому терті ефект реверсу не виникне. Важливу роль відіграє також висота центру мас щодо точки опори і співвідношення моментів інерції щодо головних осей інерції.
Факторів, що впливають так багато, що в виготовленні кельтських каменів поки що мистецтва більше, ніж ремесла. Журнал «Наука і життя», публікуючи це опис кельтської «човники», зроблене А. Калініним кілька років тому, підкреслював, що найкраща конструкція ще не створена, немає відповіді і на багато цікаві запитання. Чи можна придумати модель, що володіє неодноразовим реверсом, тобто здатну після початкового запуску кілька разів міняти напрямок обертання? Якою має бути форма каменю, щоб напрямок обертання залежало від того, по якій точці його вдарили зверху?
Всіх, кому при виготовленні іграшки вдасться отримати нові результати по можливостям кельтського каменю (теоретичні або практичні), запрошуємо поділитися ними з читачами нашого журналу.
