Как работает йо-йо

Начало: 25 марта 2014 года в 12:00
Адрес:

Как работает йо-йо

На первый взгляд, йо-йо - чрезвычайно простая игрушка, которая выглядит, как катушка, привязанная к концу веревки. Но в умелых руках она становится чем-то экстраординарным!
Опытный йо-йокер может выпускать йо-йо во всех направлениях, оно будет порхать в воздухе, перескакивать с веревки на верёвку, и в одно мгновение возвращаться в ладонь. Со стороны такое зрелище завораживает и кажется магическим. Но Наука любит все объяснять с точки зрения своих законов! :)
В этой статье мы исследуем принципы работы йо-йо, найдем, что же заставляет его вести себя таким неожиданным образом.
 

Как же работает йо-йо?
Простейшее йо-йо напоминает сплющенную катушку для ниток - два диска, соединенных по центру осью, достаточно большого диаметра. К оси крепится шнур, наматываемый на нее. В первоначальном положении шнур намотан на ось игрушки, а второй конец крепится к колечку, надеваемому на палец. Представим, что йо-йокер просто отпускает игрушку. Под действием силы тяжести увесистая катушка падает вниз, раскручивая нить и все ускоряя собственное вращение. В нижней точке потенциальная энергия опустившегося йо-йо полностью переходит в кинетическую энергию вращения. Вращательное движение придает йо-йо гироскопическую устойчивость, поэтому при правильных действиях оно всегда остается в одной плоскости, не давая нити запутаться.
Когда йо-йо достигает конца веревки, оно не может падать дальше. Но так как оно накопило достаточное количество вращательного момента, оно продолжает вращаться по инерции. В простом варианте игрушки веревка закреплена жестко к оси, и под действием инерции катушка сразу же снова начнет забираться по нити вверх, наматывая ее на ось теперь уже в противоположном направлении.

 
Сила трения, конечно же съест часть энергии, и йо-йо не доберется до руки своего обладателя (если ей, конечно, в этом не помочь). Что бы игрушка вернулась, надо при нахождении ее в нижней точке слегка поддернуть нить вверх, сообщив катушке дополнительную энергию. В более совершенном варианте нить не крепится к оси, а охватывает ее петлей. Катушка такой конструкции будет продолжать "свободное" вращение в нижней точке, проскальзывая в петле. Такое состояние профи называют "йо-йо спит". И спит оно до тех пор, пока легкий рывок, сообщающий игрушке начальную скорость подъема и, заодно, увеличивающий силу трения не заставляет его рвануть обратно вверх. "Спящее йо-йо" можно опустить на пол, прокатив по полу - этот прием называется «гулять с собачкой», а можно еще придумать массу элементов. Существуют также и профессиональные йо-йо.

 
У таких моделей в центре не просто ось, а небольшой подшипник, на котором йо-йо может довольно долго вращаться (до восьми минут!), не наматываясь обратно. Вокруг подшипника на половинках катушки присутствуют специальные тормозные наклейки. Они нужны для того, чтобы йо-йо все-таки можно было вернуть в руку и снова сильно раскрутить. Если слегка дернуть йо-йо за веревку, то натяжение ослабляется, возникает трение между веревкой и наклейками, она начинает тормозить и наматывается на ось. В моделях высокого уровня расстояние меду половинками чуть шире, а тормоза сделаны так, что йо-йо нельзя намотать простым подергиванием. Это предотвращает случайное запутывание во время сложных трюков, а для возврата в руку используется специальное движение – бинд.

 
С этой удивительной игрушкой можно проделать еще более забавный трюк. Когда "йо-йо спит", снимите нитку с пальца и зажмите ее между большим и указательным пальцами. Теперь легонько шлепните по руке, которая держит нитку, ладонью другой руки. Как только колесико начнет забираться вверх, отпустите нитку — колесико будет продолжать двигаться вверх по ничем не удерживаемой нитке, аккуратно сматывая ее. Игрушку можно даже поймать в карман, когда вся нитка будет намотана. Всего несколько часов тренировки, и можно показывать первые трюки.