«Йде бичок, хитається, зітхає на ходу:
- Ох, дошка кінчається - зараз я впаду! »
Кому не знайомі з дитинства ці вірші, написані А. Барто в 1936 році.
А ось як виглядає такий бичок, вже багато, напевно, і не пам'ятають. Навіть художники - ілюстратори цих віршів тепер замість іграшки «крокуючий бичок» малюють іноді умовного бика, невідомо чому хитається (рис. 1).
У віршах коротко і дуже точно змальована іграшка, яка свого часу була широко поширена, її можна було купити в магазині іграшок - це був ходовий товар народних промислів.
При бажанні «крокуючого бичка» та інші подібні іграшки можна зробити самим і тим самим доставити радість малюкам, та й не тільки їм: іграшки настільки забавні, що можуть серйозно зацікавити і дорослих умільців.
Т. Сакаї, професор факультету точного машинобудування університету Тохоку в Японії, розповів читачам журналу «кагаку асахі», як одного разу, років 30 тому, він купив іграшкового зайчика і як ця іграшка для маленьких дітей стала надовго його іграшкою. Зайчик був не простий, а схоже на те самому бичку, про який говорилося спочатку: він теж «ходив», але форма руху у нього була зовсім іншою. Якщо зайчика поставити на похилу дощечку і злегка підштовхувати ззаду, то він буде забавно стрибати і пропригал всю дощечку від верху до низу, як бичок (рис. 2).
Професор Сакаї вважає, що справжнє призначення іграшки, покликаної розважати дорослих, полягає в майстерно виконуваних рухах, заснованих на простій конструкції. Дорослого захоплюють в іграшці її можливості, породжені простотою, витонченістю конструкції і дотепністю конструктора. Професору захотілося скласти колекцію таких дотепних іграшок, але, на жаль, зайчик був втрачений, а інших, виявляється, немає і в японських крамницях. Однак якщо не можна ніде купити, то можна спробувати зробити самому. Проти очікування успіху було досягнуто далеко не відразу.
Спочатку була виготовлена кінематична модель іграшки (рис. 3). Деталі - «тулуб» і «ноги» - випилювали лобзиком з пластмасовою пластини товщиною 5 мм.
Тулуб у двох місцях скріпили дротяними заклепками довжиною 30 мм і діаметром 3 мм. Ноги жорстко прикріпили до осі, на якій тулуб могло вільно гойдатися (рис. 3). Але майбутній заєць ніяк не хотів показувати, на що він здатний. Суто емпіричним шляхом, змінюючи положення центра ваги за допомогою наліпок - грудочок гумового клею, змінюючи форму підошви ніг, тулуба, змінюючи нахил дощечки, іграшка була доведена до «ходить» стану.
На рис. 4 показана ще одна розробка, виконана у вигляді курчати. Тулуб виточені з шматка дерева, товщиною 25-30 мм, лапки - пластмасові.
Чому ж курча рухається по похилій площині?
Звернемося до рис. 5.
Якщо тіло, виконане у формі напівциліндра, качнути, то вона буде хитатися. Але коливання швидко затухають. На похилій площині витрата кінетичної енергії можна заповнити за рахунок зменшення потенційної енергії і тим самим підтримати коливання тіла. В результаті виходить складний рух.
У масивному сталевому напівциліндра А зроблений паз В (див. Рис. 6). У цей паз поміщена трубка-каток С, діаметр якої трохи більше глибини паза. Трубка закріплена дротяної дужкою, яка може повертатися навколо осі гойдання О. Вся ця система ставиться на похилу площину і приводиться в коливання.
Коли передня частина напівциліндра нахиляється, трубка З піднімається над площиною, торкаючись передньої стінки паза. Як тільки в процесі коливань тіла А трубка З торкнеться площині, корпус А підніметься, трубка зіграє роль катка і корпус зрушиться вниз (рис. 7).
Такий же результат може бути, якщо замість катка прилаштувати ноги. Відмінні результати виходять, якщо побудувати модель за розмірами, знайденим проф. Сакаї дослідним шляхом і показаним на рис. 8.
Дуга сектора має такий же радіус, як і корпус. R = 41 мм.
У домашніх умовах для виготовлення моделі рекомендується використовувати жерсть від консервної банки (корпус) і мідний дріт діаметром 1,5-2,5 мм (ноги). Див. Мал. 9.
Можна взагалі обійтися одним дротом, якщо використовувати ідею рис. 10.
Можна придумати фігурки, які вчиняють інші рухи. Ось, наприклад, перевалюється з боку на бік, переступає конструкція (рис. 11).
Відстань до осі гойдання дорівнює половині радіуса заокруглення ноги. Довжина дуги ноги дорівнює 90 ° (рис. 12).
Ноги і балансир можуть бути і такої конструкції (рис. 13)
Досить багато довелося повозитися проф. Сакаї, щоб зробити чотириногого звіра (рис. 15).
Він збалансований так, що, спускаючись по похилій дошці, він як би галопує в уповільненому темпі, спираючись поперемінно на передні і на задні ноги. Передні ноги закріплені жорстко, а задні - шарнірно, як у зайчика.
Хто вміє ліпити, може зробити з глини крокуючого ведмедя (див. Рис. 16). Ліплять окремо тулуб і окремо ноги. Ступні ніг виконують по дузі кола. Після випалу на повільному вогні обережно просвердлюють отвори під вісь (цвях діаметром близько 1 мм).
Цей ведмідь ходить і по горизонтальній поверхні, якщо до колечка прив'язати шпагат з грузиком на кінці. Масу грузика треба підібрати експериментально - вона дорівнює приблизно грамам 200-300.
Поставте ведмедя на стіл так, щоб вантаж звисала над краем, і штовхніть ведмедя в бік - він попрямував. Але «зітхати» йому, як бичку, і боятися, що впаде, не доведеться, тому що, дійшовши до краю столу, він сам зупиниться через те, що вантаж перестане тягнути його вперед. Як бачите, великий простір уяві, кмітливості, конструкції, здогаду.
Цікаво, що вдасться придумати вам?