Кельтский камень
Ке́льтский ка́мень — волчок, способный во время вращения в определённую сторону менять направление вращения.
При раскручивании в одну сторону он ведёт себя как обычный волчок, но при раскручивании в противоположную сторону некоторое время вращается с уменьшением угловой скорости и увеличением колебаний, а потом начинает вращаться в обратную сторону.
История
В некоторых древних гробницах на территории Западной Европы были обнаружены тесала (округлые орудия труда), обладающие вышеописанными необычными динамическими свойствами. Термин произошел от названия группы племён, оставивших эти орудия (кельты) в I веке до нашей эры. По другой версии[1], название происходит от археологического термина кельт.
Изготовление
Нижняя поверхность кельтского камня — сегмент обычного эллипсоида. Верхняя поверхность — как правило плоскость. Необычные свойства волчку придаёт небольшой поворот (в горизонтальной плоскости) оси симметрии массы относительно оси симметрии эллипсоида опорной поверхности. Этого поворота добиваются либо наклоном поверхности верхней плоскости, либо добавлением смещённой массы. Во вращении волчок будет предпочитать то направление, в котором смещена ось симметрии массы[2].
Исследования физики явления
Первое научное сообщение о свойствах кельтского камня появилось в конце XIX века[3]. Уже в XX веке, многочисленные проведённые с камнем опыты, детально описаны в популярной литературе, например, в книге однофамильца автора самого первого сообщения — Д. Уолкера (англ. J. Walker)[4]. Известный вклад внесён и рядом российских учёных[5][6], среди которых наиболее полное исследование движения кельтского камня было выполнено В. Ф. Журавлёвым и Д. М. Климовым[7]. Работы, выполненные до них, преимущественно основывались на упрощающих предположениях и ограничивались исследованием локальной устойчивости установившихся вращений.
Особенностью механического строения кельта являются разные направления минимальной центральной оси инерции и продольной геометрической оси[8].
Ошибочные объяснения физики явления
- Связанные с вращением Земли вокруг своей оси (об эксперименте, демонстрирующем вращение Земли вокруг своей оси, см. маятник Фуко).
- Предполагающие, что внутри кельтского камня обязательно должен находиться магнит или батарейка.
- Утверждающие, что с помощью кельтского камня можно сделать вечный двигатель.
Разновидности
Бывают кельтские камни, характер вращения которых (на первый взгляд) ещё менее возможен — если его раскрутить в любую сторону, он некоторое время вращается, потом останавливается (сильно раскачиваясь), закручивается в другую сторону, а потом, под самый конец, снова меняет направление вращения на исходное. Теории, дающей полный ответ на вопрос, каким может, а каким не может быть характер вращения кельтского камня в случае движения на плоскости с частичным скольжением, в настоящий момент (апрель 2011) нет. [источник не указан 1663 дня]
См. также
Примечания
- ↑ MSRI Videos. Mathematical Concept of the Chiralback (17 апреля 2015). Дата обращения: 4 мая 2019.
- ↑ Видеоролик «The Celt or Rattleback Explained» на сайте TeacherTube (англ.) (Дата обращения: 22 мая 2011)
- ↑ Walker G.T. On a Curious Dynamical Property of Celts // Proc. Cambridge Phil. Soc. 1895. Vol. 8, Pt. 5. P. 305—306.
- ↑ Walker J. The Mysterious «Rattleback»: A Stone That Spins in One Direction and Then Reverses // Sci. Amer. 1979. Vol. 241, ‹ 4. P. 144—149.
- ↑ Неймарк Ю. И., Фуфаен Н. А. Динамика неголономных систем. М.: Наука, 1967. 519 с.
- ↑ Маркеев А. П. Динимика тела, соприкасающегося с твёрдой поверхностью. М.: Наука, 1992. 335 с.
- ↑ В. Ф. Журавлёв, Д. М. Климов Глобальное движение кельтского камня // Изв. РАН. МТТ. 2008. № 3. С. 8-16.
- ↑ Даминов, 2019.
Литература
- А. П. Маркеев «О динамике катящегося тела и некоторых курьёзных свойствах вращающегося волчка» — Соросовский Образовательный Журнал Новости науки, 1998, с. 96—103.
- А. В. Карапетян, А. С. Кулешов «Стационарные движения неголономных систем» — в главе IV «Динамика кельтских камней» книги «Неголономные динамические системы. Интегрируемость. Хаос. Странные аттракторы.» Борисов А. В., Мамаев И. С. (Ред.) 2002. 324 с.
- Борисов А. В., Мамаев И. С. «Странные аттракторы в динамике кельтских камней», Усп. Физ. наук, 2003 (173), 4, 407—418.
- С. Б. Рыжиков, Д. А. Григорьев, М. А. Тихонов «Компьютерное моделирование движения кельтского камня» — журнал «Физическое образование в вузах», Том 11, номер 1, 2005, ISSN 1609 — 3143.
- Борисов А. В., Килин А. А., Мамаев И. С. «Новые эффекты в динамике кельтских камней» — Доклады РАН, 2006, Том 408, № 2, с. 192—195.
- Рустам Даминов. Время собирать кельтские камни // Наука и жизнь. — 2019. — № 5. — С. 128—135.