¿Cómo se puede explicar la peonza a una niña de nueve años?

Question

¿Por qué no trompos caer? (El joven científico de la versión)

Mi hijo de nueve años de edad, hijo me preguntó esta cuestión cuando jugaba con su "Batalla de los Huelguistas". Después de haber estudiado Física mí, estoy muy interesado en estimular a tomar un interés en la Ciencia y me alegra cuando me pide ese tipo de preguntas. En este caso, sin embargo, estoy perplejo. ¿Cómo puedo explicar por qué un trompo no se caiga sin entrar en las matemáticas del momento angular?

Pensé que el siguiente post sería de ayuda, pero las respuestas no acaba de engañar a él, me temo. ¿Por qué no trompos caer?

Así que, ¿cómo hacer que de explicar los trompos a una niña de nueve años?

Answer 1

Así, el momento angular de la conservación es todavía la esencia, aunque puede ser formulado en un lenguaje diferente.

La parte superior está girando alrededor de un eje vertical y girando alrededor de este eje no puede desaparecer. si la parte superior se decidió a bajar, el spinning o bien desaparecen o se sustituirá por una totalmente diferente de girar alrededor de un eje horizontal, y la Naturaleza no permite un cambio de la cantidad de spinning a ocurrir rápidamente. Uno tiene que tener un par para cambiar la cantidad de hilado, de la fuerza de intentar cambiar la rotación, pero el par de torsión que actúa sobre la parte inferior de la punta de la parte superior es tan pequeña que con una velocidad inicial suficiente de girar, se tarda un montón de tiempo para cambiar el giro sustancialmente.

Por otra parte, la conservación de la energía garantiza que si no hay fricción, la parte superior no puede caer alguna vez.

Más prácticamente, probablemente me tome una rueda de una bicicleta, hizo que el niño mantenga, gire rápidamente y, a continuación, hacer que él o ella siente que las fuerzas cuando se trata de cambiar la dirección de la rueda. Este es un muy bonito pero sencillo juguete en varios museos de la ciencia, incluyendo "Techmania" tenemos aquí en Pilsen. Ver también esta página que contiene la imagen de arriba, así como algunos otros interesantes juegos y experimentos pertinentes para el momento angular.

Answer 2

Impulso como un término en inglés es algo abstracto, en mi humilde opinión. Personalmente considero que el ruso equivalente "момент количества движения" (que podría traducirse como el momento de la cantidad de movimiento) a ser mucho más reveladora para un laico. Despreciando el término momento se puede describir momento angular (y momento lineal) como una cantidad de movimiento, ya que las cantidades de las cosas es algo a 9 años de edad deben estar bastante familiarizado con, propongo pivotante explicaciones en torno a esta interpretación.

Yo soy de la opinión de que el auto-descubrimiento es siempre mejor que la conferencia o una explicación, así que intenta facilitar el niño que llega a la conclusión (a través de las principales preguntas y sugerencias) en lugar de simplemente decirle a la respuesta

Paso 1 Dar al niño un top y les pedimos que vengan con alguna manera de dar un número para describir el hilado. Presumiblemente, van a venir para arriba con algo parecido a la velocidad angular, el número de rotaciones en algún tiempo, etc.

2 Proceder a pedir al niño para asignar una dirección a la hilatura. Presumiblemente, su intuición va a saltar a la derecha y a la izquierda. Guiarlos en la dirección correcta, desafiando a más precisamente del estado de la dirección de la hilatura. La respuesta que se busca es "de las agujas del reloj alrededor de un eje de rotación que apunta hacia arriba". Principales preguntas como "¿cuál es la parte superior de spinning?" "De qué manera es para la parte superior" puede llevar a este tipo de comprensión

3 Dígale al niño que la dirección y el número de ellos ocurrió en las partes anteriores (sin tomar en cuenta la masa por el momento, ya que es bastante justo un factor de escala) puede ser considerado como una "cantidad" de hilado, de la misma manera que diciendo "hay 5 manzanas" es una cantidad de objetos. La analogía que tiene un número y un calificador, manzanas corresponde a una dirección, 5 corresponde a la velocidad angular.

4 Pregúntale al niño si 5 manzanas puede llegar a ser de 5 naranjas por arte de magia. El uso de esta línea de razonamiento (y la analogía) para explicar que 5 de las agujas del reloj alrededor del eje apuntando hacia arriba, no por arte de magia se convierten en 5 de las agujas del reloj alrededor del eje apuntando hacia los lados.

5 Preguntarle al niño si se puede identificar si nada es realmente tocar el trompo. Concluyen pidiendo la principal pregunta de "Si no hay nada de tocar o molestar a la parte superior, ¿por qué la cantidad de hilado de cambio?"

Después de una discusión teórica es bueno tener una demostración física - Lubos la sugerencia de utilizar una bicicleta de rueda es quizás la manera más fácil de demostrar el hecho de que "las cosas se desea mantener girando en la misma dirección* de una manera que el niño puede sentir.

Answer 3

Su hijo de 9 años de edad, hijo? OK, voy a darle un tiro.

Advertencia: voy a jugar rápido y suelto con mi terminología, y el uso de la palabra "fuerza" cuando el "impulso" o "torque" o alguna otra cosa podría ser más apropiado. Estoy tratando de averiguar cómo se relacionan las cosas a un niño de 9 años, y creo que las cosas se pueden transmitir más simplemente describiendo todo en términos de la fuerza (que es algo que él puede sentir).

En primer lugar, usted desea conseguir de él familiarizados con la idea de impulso lineal. Si usted tiene un dolly con giratorio ruedas, sentarse en él y que él te empuje a su alrededor. Señalar que se necesita fuerza para ponerlo en marcha y para que deje de moverse. A continuación, que te empuje alrededor de en un círculo (o un arco), así que él puede entender que se necesita fuerza para cambiar la dirección en la que algo se está moviendo. Si usted no tiene un dolly con giratorio ruedas, usted probablemente puede improvisar algo a lo largo de estas líneas.

Una vez que usted ha construido hasta ese marco, usted puede mostrar a él se aplican los mismos principios que las cosas giran. El Dr. Motl la sugerencia de una rueda de bicicleta es una buena. En primer lugar, tenga en cuenta que se necesita fuerza para obtener la rueda de hilar. A continuación, tenga en cuenta que se necesita fuerza para que deje de girar. A continuación, tenga en cuenta que se necesita fuerza para cambiar la dirección de giro (es decir, la dirección del vector momento angular). Una rueda de bicicleta es un excelente giroscopio, pero pueden ser peligrosos para un niño de 9 años, así que ten cuidado.

Ahora usted puede intentar explicar el giroscopio el uso de estos dos principios que el niño entienda. Las cosas se cae debido a la gravedad terrestre actúa con una fuerza para tirar de él. Para un objeto que no gira, lo único que tiene es el impulso lineal resistir la gravedad. Cuando gira, usted tiene el momento lineal Y el momento angular resistir la gravedad. Y por eso tarda más en caer.

Por supuesto, esto no es una descripción completa, por cualquier medio, y se pierde mucho de la importancia de los detalles (como la precesión), pero c'est la vie. No es como si vas a tener el niño la comprensión de todos los detalles (como la nutación) sin pasar a través de las matemáticas.

Answer 4

Perdóname por responder a mi propia pregunta, pero con un poco de inspiración de las otras respuestas aquí y algunos de los niños como el pensamiento creo que he encontrado una gran manera de ayudar a mi hijo a obtener una comprensión intuitiva de por qué la peonza no se caiga.

Primero de todo, yo le pregunté a mi hijo a imaginar una sola mármol contenida dentro de una caja.

Entonces le pregunté a adivinar lo que podría ocurrir con el mármol si el cuadro se apretó en una línea recta de izquierda a derecha.

Entonces me pregunté qué pasaría con el mármol de si la caja de mudanza de repente se detuvo.

Esto fue lo anime a pensar acerca de las canicas aparente renuencia de comenzar a moverse y la renuencia a dejar de mover una vez que había comenzado. Yo le dije que a los científicos les gusta llamar a esta inercia.

Entonces le pregunté a imaginar un conjunto de cajas, conteniendo cada una de mármol, que se adjunta a la circunferencia de una rueda.

Esta vez le pregunté a adivinar lo que podría suceder a las canicas en cada casilla cuando la rueda comenzó a girar, cuando se mantuvo girando a una velocidad constante y, finalmente, cuando la rueda ha dejado de girar.

Esto fue para estimular su pensamiento acerca de la renuencia de los mármoles de comenzar a moverse, la renuencia a dejar de mover una vez que había comenzado y las canicas aparente deseo de empujar hacia fuera desde el centro de la rueda. Yo le dije que a los científicos les gusta llamar a estos fenómenos de la inercia de rotación y la fuerza centrífuga.

Así, en este punto le pregunté a imaginar lo que le sucedería a las canicas en las cajas si se trató de giro de la rueda que gira sobre su eje. La torsión de la rueda alrededor de su eje efectivamente se tire de los dos lados de la rueda más cerca del eje de rotación de las canicas. La clave aquí es para apreciar la independencia de los mármoles del eje de rotación de la de las cajas fijadas al volante. La fuerza exterior de los mármoles de distancia de su eje de rotación se resisten a este cambio, lo que provoca una resistencia a la acción de torsión en el eje de la rueda.

Ahora, pensando en átomos individuales dentro de un cuerpo sólido como pequeñas canicas encerrado dentro de su propio pequeño cajas hechas de átomos adyacentes le da una manera intuitiva para apreciar por qué el trompo no se caiga. No hay fórmulas necesarias!

Answer 5

Vamos a ser prácticos y pensar con la mente de 9 años de edad, este es mi planteamiento:

Dile a estirar sus brazos y empieza a girar y ahora le digo a doblar sus brazos y empieza a girar de nuevo (asegúrese de que él no lo hace vigorosamente ) y ahora pide a su observación diciendo que uno era fácil y decir la misma sensación que habría sido el trompo, si se podría pensar , entonces usted puede mostrar a sus pies (comparar con los tops axial) y decir que son capaces de girar sin caer como usted está tratando de mantener su posición y velocidad en relación a este punto

Espero que esto borrará de su hijo en la duda :)