Древний и загадочный «кельтский камень». Научные игрушки

Подробности

Обновлено 14.06.2021 18:56

07.2011

В 19 веке ученые впервые обратили внимание на необычное вращение некоторых предметов, найденных при археологических раскопках. Это были древние топоры (celtis – долото), так называемые "кельтские камни". Их название может быть связано и с названиями древних племен - кельтов, населявших Западную Европу в 1 тысячелетии до нашей эры. Сообщалось о некоторых непонятных свойствах вращающегося "кельтского камня".

Позднее в исследовательских работах по динамике вращения волчка понятие "кельтский камень" получило тело, у которого поверхности и распределение масс имеют определенные особенности.

Итак, "кельтский камень" - это твердое тело, поверхность которого имеет выпуклый участок без заострений и ребер.

Тело вращается на горизонтальной плоскости, опираясь лишь одной точкой выпуклого участка своей поверхности.

"Кельтский камень" выглядит на первый взгляд выглядит симметричным, однако - это не так.

Направление его геометрических осей симметрии не совпадает с направлением осей инерции, проходящих через центр масс Одна из них на плоской поверхности «камня» скошена относительно оси симметрии.

Это может быть вызвано несимметричным распределением массы, т.к. закругление нижней стороны камня несколько искривлено.

Таким образом, масса " камня" распределена неравномерно. Во время каждого колебания "камень" легко смещается в направлении своего избыточного веса. Таким образом, вращение его происходит преимущественно в этом направлении.

Если этот камень на горизонтальной плоскости закрутить в определенном направлении вокруг вертикальной оси, то он устойчиво продолжает свое вращение. А если направление начального вращения изменить на противоположное, то он может скоро перестать вращаться, начнет колебаться вокруг горизонтальной оси, а затем без внешнего воздействия на него начнет вращаться в обратном направлении.

В некоторых случаях изменение направления вращения может изменяться неоднократно.

И еще одно интересное свойство: если привести его во вращение вокруг горизонтальной оси, то эти колебания через некоторое время вызовут его вращение вокруг вертикальной оси, причем направление вращения зависит от ориентации относительено камня той оси, вокруг которой камень колебался вначале.

Тело, обладающее свойствами "кельтского камня", нетрудно сконструировать самому.

Например, его можно сделать в форме половины яйца, на верхнем горизонтальном срезе которой при помощи винта закреплен стержень, расположенный под некоторым углом к продольной оси среза. Посредством изменения этого угла можно получать "кельтские камни" с более или менее резко выраженными динамическими свойствами, характерными для этих камней.

Или, например, подобие "кельтского камня" можно сделать из толстой столовой ложки, согнув ее ручку.

В результате должно получиться что-то подобное:

А вот она и вращается!

В продаже можно встретить физическую игрушку «кельтский камень», которую делают обычно из камня, древесины или пластика длиной порядка 15 см.

Полного теоретического обоснования причин подобного поведения "кельтского камня" при вращении пока не существует. Но если бы обстоятельному изучению вращающегося волчка было уделено больше внимания, как сказал в начале 20 века Дж. Перрен, то успехи человечества во многих отраслях были бы более значительны.