Kineska čigra
Kineska čigra je vrsta čigri. Sastoji od sfernog tela i štapićastog držača. Kada se kineska čigra zavrti, ona se postepeno zbog velike ugaone brzine, naginje i u trenutku kada njen držač dotakne podlogu, čigra se potpuno okreće i počinje da rotira na držaču. Okretanje izaziva moment sile usled površinskog trenja. Kako se njena brzina smanjuje, čigra gubi stabilnost i pada.[1]
Čigra[uredi | uredi izvor]
Čigra je predmet konusnog, sfernog ili ovalnog oblika sa špicastim vrhom (klinom) čija je namena da se što duže vrti. Najčešće se koristi kao igračka. Ako se zavrti, čigra će nastaviti da se okreće oko jedne ose rotacije. Njene fizičke osobine su slične kao osobine žiroskopa. U prirodi se čigra nalazi kao žir, seme javora s „leptirićima“, školjka zašiljenog vrha.
Vrste čigri[uredi | uredi izvor]
Postoje različite vrste čigri: obične čigre koje se nalaze kod nas, ali i u različitim zemljama poput Japana, preko Nemačke, Poljske, Koreje, Francuske i Škotske; čigre koje se zaokreću pomoću kanapa ili biča, kineske čigre koje se izvrću pri okretanju, japanske čigre sa rupama koje pri okretanju proizvode zujanje ili riku.
Čigre se prave od različitih materijala, od drveta, preko gline i keramike, da bi se u novije vreme pravile od plastike. Telo svih čigri je obično šuplje.
Okretanje kineske čigre[uredi | uredi izvor]
Najjednostavnija čigra je čigra napravljena u obliku kupe, s dodatkom na gornjoj strani proširenog dela. Dodatak služi kao držač, da se uhvati prstima, postavi na podlogu, jako zavrti i ispusti da se okreće. Kada se ovakva čigra zavrti, one se okreće postepeno usporavajući, polako se zaustavlja i pada „na bok”. Međutim, kod kineskih čigri, držač se postepeno sve više naginje i kad dotakne podlogu, čigra se potpuno okreće i počinje da rotira na njemu. Pretpstavljalo se da je za takvo okretanje ključno trenje klizanja. Ovu pretpostavku je potvrdio Del Kampo. On je dao dokaz u kom je objasnio objasnio da se držač ovih čigri sve više naginje zbog toga što se centar mase čigre podiže. Uzdizanjem centra mase čigre od podloge, raste potencijalna energija na račun smanjenja kinetičke energije koja se smanjuje, a usporenje tela je izrazito ako se posmatra prelaza rotacije čigre na okretanje sa osloncem na držaču. Usporenje predstavlja smanjenje ugaonog momenta, a to je jedino moguće ako postoji spoljni moment sile koji može da potiče jedino od trenja klizanja.
Precesija[uredi | uredi izvor]
Precesija se ovako može posmatrati samo u uslovima[2] kada je ugaona brzina rotacije mnogo veća od ugaone brzine precesije. To se dešava pri početku kretanja, dok je drška čigre pod malim uglom otklonjena od vertikalne ose. Kada čigra uspori, smanji se i njena ugaona brzina i kretanje postaje komplikovanije.[3]
Ako posmatramo zarotiranu čigru koja se, gledano od gore, okreće u smeru suprotnom okretanju kazaljki na satu (na slici: pogled od ispred, slika levo), možemo je u poprečnom preseku od ispred i od iza prikazati kao na slici. U trenutku kada se pod dejstvom gravitacije čigra nagnula na desnu stranu gledano od ispred (na slici: pogled od ispred, slika desno), onda će tad gledano od iza, čigra biti nagnuta ka levoj strani gledano od iza (na slici: pogled od iza, slika desno). Kretanje dve označene tačke na čigri (tačka roze boje na prednjoj i tačka plave boje na zadnjoj strani čigre) u tom trenutku će pod uticajem rotacije naznačenog smera biti usmereno sleva nadesno za rozu tačku i zdesna nalevo za plavu tačku, kako je prikazano na slici rozim i plavim vektorom. Ove vektore možemo razložiti na komponente u pravcu ravni diska čigre i pravcu duž držača čigre (isprekidane linije na slici). Ako sada posmatramo tačku roze boje, na nju će ukupno da deluju dve sile: jače sile od rotacije vektora usmerenog nagore i slabije sile od gravitacije vektora usmerenog ka dole. Zbog toga će kretanje prednjeg kraja na kom je označena roza tačka biti usmereno ka gore. Slično, ako posmatramo plavu tačku, vektori obe sile koje na nju deluju će biti usmerene ka dole i zbog toga će kretanje ovog dela diska čigre biti usmereno ka dole. Ceo vrh se stoga na mestu roze tačke izdiže na prednjoj ivici, a na odgovarajućem mestu spušta na zadnjoj ivici, što objašnjava zašto se vrh čigre naginje u stranu kada se gleda od napred, a čigra odmah ne pada dole zbog gravitacije.
Zanimljivosti[uredi | uredi izvor]
- Kada se kineska čigra obrne u okretanju, ona podiže svoj centar mase i počinje da rotira u suprotnom smeru. Isti efekat se može postići i sa tvrdo kuvanim jajima, loptom za ragbi ili ovalnim kamenom.[4]
- Popularnost čigri je poprilično porasla pedesetih godina prošlog veka i tada je objavljeno nekoliko teoretskih članaka o njihovom kretanju. Okretanje čigre ne bi bilo posebno od okretanja nekog drugog tela da ne dolazi do lepo uočljive pojave precesije. Pod precesijom se podrazumeva promena smera ose oko kog rotira telo.
- Okretanje kineske čigre bilo je zanimljivo i velikim naučnicima kao što su Volfgang Pauli i Nils Bor, što je zabeleženo na otvaranju univerziteta Lund u Švedskoj 1954. godine.
Vidi još[uredi | uredi izvor]
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ „Spinning Top[[Kategorija:Botovski naslovi]]”. Arhivirano iz originala 31. 08. 2013. g. Pristupljeno 15. 09. 2013. Sukob URL—vikiveza (pomoć)
- ^ Precession of Top
- ^ „Spinning Tops[[Kategorija:Botovski naslovi]]”. Arhivirano iz originala 24. 09. 2013. g. Pristupljeno 15. 09. 2013. Sukob URL—vikiveza (pomoć)
- ^ „FYSIKbasen - The Tippe Top[[Kategorija:Botovski naslovi]]”. Arhivirano iz originala 27. 09. 2013. g. Pristupljeno 15. 09. 2013. Sukob URL—vikiveza (pomoć)