СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫПУКЛЫХ ВОЛЧКОВ Российский патент 1998 года по МПК A63H1/00 

Изобретение относится к области способов изготовления наглядных пособий и моделей по теоретической механике и физике для демонстрации гироскопического эффекта и качественного анализа динамики быстровращающихся симметричных твердых тел на опорной поверхности. Кроме того, оно может быть использовано для изготовления сувениров.

Известны способы изготовления выпуклых волчков яйцеобразной формы использованием специального токарного или штамповочного оборудования из различных твердых материалов (металла, дерева, пластических масс и т.д.).

Оба эти способа имеют тот недостаток, что для их реализации необходимо наличие специального токарного или штамповочного оборудования.

Наиболее близким техническим решением способа, выбранного в качестве прототипа, является способ изготовления яйцеобразного волчка из яйца путем удаления его содержимого через небольшие отверстия в его скорлупе.

Преимуществом этого способа является отсутствие спецоборудования для его осуществления, недостатком то, что волчок, изготовленный таким образом, имеет низкую ударную прочность и малую продолжительность вращения во время демонстрации из-за небольшой массы скорлупы [1].

Целью изобретения является способ изготовления пустотелых яйцеобразных волчков, имеющих высокую прочность и длительное время вращения.

Способ изготовления пустотелого яйцеобразного волчка из скорлупы яйца, лишенного содержимого путем его удаления через отверстия, проделанные в полюсах скорлупы, отличается тем, что скорлупа дополнительно, без нахлеста, обклеивается тонким материалом, а сверху - плотно прилегающими друг к другу витками нити двух намоток, которые поочередно ведут от полюсов в одном и том же направлении так, что плоскости витков перпендикулярны оси симметрии скорлупы и заканчивают в ее экваториальной зоне так, что их последние витки приклеены друг к другу встык, получая единую плотную намотку от полюса до полюса, которую покрывают равномерным по толщине слоем пасты быстросохнущего клея и наполнителя, целиком покрывающим витки и полюсы, после высыхания пасты поверхность полученного тела притирается до придания ей ровной яйцеобразной формы.

Для удобства намотки нити на куполах скорлупы наклеиваются бумажные или картонные кружки толщиной, равной толщине нити так, что их геометрические центры совпадают с полюсами и намотку нити ведут от кружков, приклеивая первые витки к их торцам как к предыдущим виткам.

Изготовленный таким способом волчок может служить исходным материалом для изготовления сувениров (например, писанок).

Конструктивно волчок состоит (см. чертеж) из скорлупы 1, имеющей отверстия 2, тонкого матерчатого слоя 3, намоток 4, кружков 5 и слоя пасты 6.

Пример изготовления волчка. Его процесс можно разбить на следующие этапы:
из яйца удаляется содержимое (белок и желток), выдувая его через отверстия 2-3 мм в тупом и остром куполах скорлупы, при этом нужно стараться, чтобы витки будущих намоток оставались перпендикулярными оси симметрии скорлупы;
используя клей, например ПВА, обклеиваем всю поверхность скорлупы кусочками тонкой материи, в качестве которой можно использовать марлю, бинт и т. д. без нахлеста (т.е. чтобы эти кусочки не ложились друг на друга);
делаем намотки поочередно, ведя их от полюсов так, как это было описано выше;
наносим равномерный слой пасты, состоящей из быстросохнущего клея, например ПВА, и наполнителя (мелкозернистого), превышающий толщину нити;
даем пасте высохнуть и производим притирку поверхности полученного таким образом тела, например наждачной бумагой до получения гладкой яйцеобразной формы;
покрываем, если есть необходимость (она обязательна при использовании клея ПВА), поверхность волчка водоотталкивающим слоем (лаком, масляной краски и т.д.).

Для упрощения приклеивания первых витков и обклеенной тонким материалом скорлупе на куполах последней вышеописанным способом наклеиваются бумажные или картонные кружки диаметром 5-10 мм. Толщина кружков подбирается равной толщине нити. Первые витки намоток приклеивают к торцам кружков, геометрические центры кружков совпадают с полюсами. С помощью кружков закрываются отверстия в куполах скорлупы.

Изготовленные таким образом волчки (без спецоборудования) не уступают по прочности и времени вращения другим волчкам (металлическим, деревянным, пластмассовым и т.д.), изготовленным с применением специального оборудования. К тому же волчки на основе скорлупы гораздо легче, так как они делаются пустотелыми.

С волчком яйцеобразной формы можно проводить следующие опыты:
демонстрация подъема запущенного в быстрое вращение волчка из положения, когда его ось симметрии горизонтальна, на тупой купол;
выявление роли силы тяжести волчка и силы трения в опорной точке на характер поведения вращающегося волчка;
вращение волчка на остром куполе, что возможно в случае, когда в момент запуска острый купол волчка расположен ближе к опорной горизонтальной плоскости, чем тупой;
выявление различия и сходства в поведении вращающихся волчков различных типов и т.д.

Если предварительно раскрасить волчок цветными полосками в порядке их чередования в радужной гамме цветов и идущими вдоль меридиана, то можно наблюдать при быстром вращении сложение этих цветов в белый. Можно показать и другие комбинации цветных полос.

Описанный способ изготовления волчков доступен широкому кругу желающих их делать, в том числе детям различных возрастов, занимающихся в кружках прикладного искусства или на дому. Этот способ может применяться для изготовления сувениров, в частности пасхальных писанок и т.д.

Следует отметить, что обклеивание скорлупы таким материалом обязательно, так как в противном случае волчок раскладывается между витками, т.е. имеет низкую прочность.

Способ изготовления волчков яйцеобразной формы из яйца может быть использован при изготовлении демонстрационного пособия или сувениров. Способ заключается в том, что предварительно из яйца удаляют его содержимое через отверстия, проделанные в полюсах скорлупы, после чего скорлупу дополнительно без нахлеста обклеивают тонким материалом, а сверху - плотно прилегающими друг к другу витками двух намоток, при этом намотки ведут поочередно от полюсов в одном и том же направлении и заканчивают в экваториальной зоне скорлупы. Плоскости витков перпендикулярны оси симметрии скорлупы, а их последние витки приклеены друг к другу встык, образовывая единую плотную намотку от полюса до полюса. Намотку после этого покрывают равномерным по толщине слоем пасты из быстросохнущего клея и наполнителя, а после высыхания пасты поверхность полученного тела притирают до придания ей ровной яйцеобразной формы. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ изготовления волчков яйцеобразной формы из яйца путем удаления его содержимого через отверстия, проделанные в полюсах скорлупы, отличающийся тем, что скорлупа дополнительно, но без нахлеста обклеивается тонким материалом, а сверху - плотно прилегающими друг к другу витками двух намоток, которые ведут поочередно от полюсов в одном и том же направлении так, что плоскости витков перпендикулярны оси симметрии скорлупы, и заканчивают в ее экваториальной зоне так, что их последние витки приклеены друг к другу встык, получая единую плотную намотку от полюса до полюса, которую покрывают равномерным по толщине слоем пасты из быстросохнущего клея и наполнителя, целиком покрывающим витки и полюсы, после высыхания пасты поверхность полученного тела притирается до придания ей ровной яйцеобразной формы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед намоткой нити на куполах скорлупы наклеиваются бумажные или картонные кружки толщиной, равной толщине нити, так, что их геометрические центры совпадают с полюсами, и намотку нити ведут от кружков, приклеивая первые витки к их торцам как к предыдущим виткам.