Почему игрушка-неваляшка не падает и встает обратно: как она устроена

Отличная детская игрушка. ¦Фото:Twitter.

На просторах сети бытует популярная вики-легенда о том, что неваляшка пришла в Россию из Японии. На самом деле судить, откуда именно взялся Ванька-встанька – достаточно сложно. Согласиться можно главным образом с тем, что широкое распространение неваляшки в России получили в XIX веке. Тем не менее, игрушка эта достаточно старая. Свои неваляшки были в Японии – это действительно так, однако встречаются они и в других странах от Китая до Испании. Все потому, что в действительности игрушка эта достаточно простая.

Все гениальное - просто. |Фото: zotzon.ru.

Существует несколько основных видов внутреннего устройства данной игрушки, однако в основе всех их лежит один и тот же принцип: неваляшка – это тело со смещенным центром тяжести. Как известно из курса физики, любое тело имеет устойчивое положение только в том случае, когда центр его тяжести находится ниже точки опоры. В неваляшке все строго наоборот: точка опоры в ней ниже центра тяжести. Достигается это при помощи круглой формы игрушки и установки груза в нужно месте.

В самом низу находится противовес, шпицы и грузик на штыре нужны лишь для создания мелодии при качании. |Фото: chantalanta.blogspot.com.

Работает все это предельно просто: когда ты наклоняешь неваляшку, то ее точка опоры закономерным образом смещается в сторону наклона. Однако, центр тяжести при этом не меняется и между реакцией опоры и вектором силы тяжести начинает действовать сила, которая стремится вернуть игрушку в начальное положение. Даже если кажется, что звучит все это сложно, стоит понимать – технология крайне простая. Более того, известна она была во всех развитых обществах с древних времен. Эта же технология самым широким образом применяется в судостроении, при обеспечении устойчивости борта судна.

М - центр массы. P - точка опоры тела. Зеленая стрелка - вектор опоры. Синяя стрелка - вектор центра массы. Красные стрелки - направление изменения положения неваляшки и вектора опоры, вслед за изменением точки опоры.

Так что самое главное, что есть внутри полости неваляшки – это противовес, который тянет игрушку обратно. Если кто-то разбирал советскую модель игрушки, то он должен был увидеть там загадочные спицы и плоский грузик, подвешенный на металлическом стержне. Данная система нужна в советской неваляшке лишь для того, чтобы она звенела при смене своего положения в пространстве.

Неваляшки бывают очень разными.

Возвращаясь непосредственно к устройству, стоит отметить, что способов заставить неваляшку работать в физике очень много. Тем не менее чаще всего используется одна из пяти наиболее популярных схем. Первая – это установка медного груза правильной формы и массы на выгнутое дно игрушки. Вторая – это помещение в неваляшку катающегося внутри шара и установка в ней стенки-перегородки, которая удерживает шарик строго в нижней половине «тела». Третья – это установка груза на подвижном гибком шарнире. Такая схема хороша тем, что неваляшка может совершать дополнительные круговые движения. Третья схема – это помещение внутрь ваньки-встаньки специальной спирали с катающими по ней металлическими шариками. Четвертая схема – установка ампулы с ферримагнитной жидкостью, которая перетекает не только под действием силы тяжести, но также под влиянием магнита, висящего над ней.



Если хочется узнать еще больше интересного, то стоит почитать про нестандартные елки: идеи, которые легко воплотить в жизнь из подручных средств.