Кивающие китайские болванчики. Научные игрушки

Подробности

Обновлено 14.06.2021 19:44

01.2015

Кто не замирал в детстве перед таинственными фигурками с качающими головками?
Я помню выставленные в витринах магазинов маленькие фарфоровые статуэтки, изображающие сидящих китайцев в национальных костюмах и хитро улыбающихся. Мне очень хотелось самой дотронуться до головки и качнуть ее, но в те годы это были редкие и дорогие антикварные вещицы.

Как и большинство новшеств, кланяющиеся фигурки пришли к нам с Востока, из Китая и Японии, это были божки, с каждым кивком головы «увеличивающие» людское счастье, здоровье и богатство. Старинные игрушки с качающейся головкой делались из фарфора и обожженной глины.

Позднее их стали изготавливать и в Европе, в частности на фарфоровых заводах Германии. Фарфоровые статуэтки могли качать не только головой, но и руками, а более поздние игрушки начала и середины 20 века состояли уже из большего количества «качалок».

Даже где-то в далекой Южной Индии местные жители, занимаясь традиционным для этой области ремеслом, создают куклы, которые называются «Thanjavur Thalayatti Bommai», то есть куклы, качающие головой. Эти куклы делают из дерева или глины и расписывают в яркие национальные костюмы.

Упоминание о китайских болванчиках есть в повести Н.В.Гоголя «Шинель»: «…шея его, несмотря на то, что не была длинна, выходя из воротника, казалась необыкновенно длинною, как у тех гипсовых котенков, болтающих головами, которых носят на головах целыми десятками русские иностранцы».
Конечно, в наше время из одной этой фразы довольно-таки трудно понять, почему именно «на головах» носили этих «котенков»…

Но факт есть факт! В 1842 году, а именно тогда эта повесть была написана, в Санкт-Петербурге можно было встретить игрушки с качающимися головками, причем явно европейского происхождения.

Когда-то фарфоровые фигурки с подвижными головами в России стали называть «китайскими болванчиками», так оно и пошло….

В 20-м веке, да и сегодня тоже, очень распространены игрушки, изображающие зверей, качающих головами.

А с середины 20 века на Западе было налажено производство сувенирных кукол-игрушек с качающимися головками ( баблхэды), которые стали неимоверно популярны. Головки этих игрушек, совершенно не пропорциональные туловищу, были точными копиями различных знаменитостей: актеров и спортсменов, каких-либо деятелей и героев мультфильмов. С развитием технологий фигурки с качающейся головкой стали изготавливать в основном из пластика и других современных материалов.

Вот один из вариантов современного баблхэда – сувенир «Элвис Пресли».
15-ти сантиметровая игрушка ногами касается опоры, в то время как ее голова крепится с помощью шнура и присоски к ветровому стеклу автомобиля. В отличие от китайского болванчика этот баблхэд не кивает головой, а машет левой рукой и качает бедрами.

Почему «китайские болванчики» кланяются?

Устройство этой игрушки простое: внутри туловище полое, а через отверстие сверху вставляется голова с длинным и тяжелым противовесом.

С двух сторон внизу головы крепятся штыри, которые образуют ось вращения. Штыри опираются на незаметные углубления внутри туловища. Если голову подтолкнуть, она будет качаться, словно маятник.

Такая игрушка является очень хорошим датчиком движения. Она чутко реагирует на движение и колебания опоры, на которой стоит. Подобные игрушки часто можно видеть внутри автомобилей. Даже при небольшом толчке автомобиля ее голова начинает качаться вверх и вниз. При движении автомобиля они качают головой автоматически, изначально их не надо даже подталкивать.

Задумывались ли вы, как работают качели? Так вот игрушка с качающейся головой работает аналогично.

Голова игрушки с противовесом имеет ось вращения, обозначенную на этой детальке штырьками, благодаря которым голова держится в незаметных снаружи углублениях на плечах фигурки.

Голова с противовесом находится в положении устойчивого равновесия, при этом вертикальная прямая, проходящая через центр тяжести этой детали, проходит одновременно и через точку подвеса головы.

Центр тяжести головы с подвесом С находится ниже точки подвеса О. На деталь действуют две силы: сила тяжести Fт (точка приложения С – центр тяжести) и сила реакции опоры Fу (точка приложения О - точка подвеса).

Под действием силы тяжести деталь занимает вертикальное положение.
Если отклонить деталь даже на очень малый угол от положения равновесия, то возникает вращающий момент, который пытается вернуть деталь в исходное вертикальное положение. Деталь начинает поворачиваться, набирая скорость. За счет инерции деталь проскакивает положение равновесия, и отклоняется уже в другую сторону до тех пор, пока набранная скорость не станет равной нулю, затем в обратную сторону и т. д. Так возникают колебания головки с противовесом, которые постепенно затухают из-за наличия трения.

А Вы заметили, что качание головки происходит плавно и достаточно медленно?
От чего это зависит?

Период колебаний головки игрушки, как физического маятника, можно рассчитать по формуле.
Если амплитуда колебаний мала:

Здесь

m - масса маятника;
h - расстояние от точки подвеса до центра тяжести маятника;
L - приведенная длина маятника, т.е. расстояние от точки подвеса до центра качания (центра масс, соответственно центра тяжести);
g - ускорение свободного падения;
I - момент инерции маятника относительно оси вращения.

На некоторых современных игрушках с качающейся головой противовес имеет регулируемую длину, так что можно отрегулировать положение центра тяжести относительно точки подвеса О.

Масса противовеса на период колебаний головки не влияет. Однако с противовесом большой массы головка игрушки качается значительно дольше, т.к. сопротивление воздуха сказывается меньше.

А ведь можно сделать игрушку с качающейся гобловой и самому. Когда-то даже в магазинах продавались такие игрушки из папье-маше. В детской литературе цикла "сделай сам" описывается изготовление бумажного "китайского болванчика".

Чтобы изготовить туловище игрушки, надо надуть небоьшой детский воздушный шарик и оклеить его маленькими газетными кусочками в несколько слоев, затем подсохший шарик разрезать пополам. Туловище готово! В нем надо сделать надрез шириной примерно 5 мм, а по бокам проколоть отверстия, как на рисунке.

Затем вырезаем из картона заготовку для головы с противовесом. Мысленно делим заготовку по длине пополам, затем нижнюю часть еще раз пополам, и делаем в этом месте отверстие.

Там, где должна быть головка из папье-маше делаем шарик.

Следующий этап - раскрашиваем и украшаем туловище и головку на сколько хватит фантазии.

Теперь опустим голову с шеей в прорезь туловища и , совмещая отверствия продеваем сквозь них кусок толстой проволоки или спицу.
Чтобы головка хорошо качалась, прилепите на нижнюю часть головы в месте противовеса кусок пластилина.

Вот и всё!
Запустите своего китайца, слегка качнув головку.
"Холосё, холосё!" - закивает Вам в ответ китайский болванчик.