Будет ли спиннер вечно вращаться в космосе?
Космос. Это последний рубеж.
Все мы знаем, что НАСА и другие космические агентства по всему миру хотят, чтобы мы смело отправлялись в Солнечную систему и отправляли людей и роботов-исследователей вглубь нашего космоса.
А как же спиннеры?
СМОТРИТЕ ТАКЖЕ: Кто-то сделал гигантский спиннер с реактивным двигателем, так что вам не нужно
Земная причуда, популярная как среди подростков, так и среди взрослых, еще не добралась до космоса, но если бы она это сделала, и астронавты начали бы безрассудно крутить свои спиннеры, на что бы это было похоже?
Будут ли эти непоседливые спиннеры вечно вращаться в невесомости?
(Откроется в новой вкладке)
Быстрый ответ: вероятно, нет.
Но чтобы полностью ответить на этот вопрос на века, нам нужно уточнить и точно определить, где находятся эти спиннеры.
Если бы прядильщики использовались где-то, построенном для людей, например, на Международной космической станции (МКС), то ответ несколько прост: прядильщики работали бы очень похоже на те, что вращаются на Земле.
«Спиннер на МКС по-прежнему будет подвергаться трению и сопротивлению воздуха, из-за чего он все равно перестанет вращаться», — сообщил по электронной почте представитель НАСА Дэн Хуот.
По сути, спиннеры работают благодаря изящным шарикоподшипникам с низким коэффициентом трения, которые позволяют внешнему механизму просто вращаться и вращаться вокруг своей центральной оси.
Даже на космической станции (хотя и низкое) трение и давление воздуха замедляли бы спиннер, чтобы в конечном итоге остановить его.
Теперь, когда вы вынесете спиннер наружу, в космический вакуум, все станет немного интереснее.
(Откроется в новой вкладке)
Если бы астронавт крутил спиннер вокруг своей оси, он, вероятно, крутился бы немного дольше, чем на космической станции, хотя бы из-за отсутствия давления воздуха.
Но даже в этом случае спиннер в конце концов остановится из-за трения или из-за разваливающегося шарикоподшипника, в зависимости от того, что наступит раньше.
Если бы этому астронавту удалось заставить вращаться весь спиннер — не только вокруг своей оси, но и все устройство — то он, по сути, будет вращаться вечно.
«Если он находится в вакууме и ни во что не врезается, то он должен вращаться очень-очень долго», — сказал физик-теоретик Роберт Макнис. «Хотя даже в этом случае есть вещи, которые (в течение бесконечно долгого времени) заставят его замедлиться».
Забавно то, что низкое трение фактически было полезной частью миссии НАСА в прошлом, по словам астрофизика Колумбийского университета Саммер Эш.
Gravity Probe B(Opens in a new tab) «имеет четыре гироскопа, которые вращаются в максимально возможном режиме без трения», — сказал Эш в текстовом сообщении.
Эта миссия была разработана для проверки частей общей теории относительности Альберта Эйнштейна, чтобы увидеть, насколько ткань пространства и времени искажается Землей и ее движением по орбите.
«Гироскопы были размером с шарики для пинг-понга и настолько гладкими, [что] если их взорвать до размеров Земли, [] самая высокая гора/шишка будет всего 6 футов в высоту», — добавил Эш. Так что да, это низкое трение.
Все эти непоседа, вращающиеся в космической утопии, возможно, не так уж и далеки.
По словам Хуота, НАСА может отправить один или два спиннера на космическую станцию в недалеком будущем.
«Возможно, в этом году у нас появятся некоторые из них для образовательных демонстраций, так что следите за обновлениями», — сказал Хуот.
Так и будет, Дэн. Мы будем.
Инженерная школа Массачусетского технологического института | » Сколько времени потребуется, чтобы зарядить iPhone с помощью моего спиннера?
Сколько времени потребуется, чтобы зарядить iPhone с помощью моего спиннера?
Намного дольше, чем вы думаете.
Мэри Бет О’Лири
Чтобы развлечь себя в праздные минуты, дети прибегают к череде тратящих время увлечений.
В 1980-х появился кубик Рубика. В 1990-х это были тамагочи и нано-питомцы. В 2000-х появились iPod. А потом, конечно, пришли все эти карманные экраны, которые были (и остаются) настолько отвлекающими, что само безделье, кажется, находится под угрозой исчезновения.
Когда в начале этого года на сцену ворвался спиннер и приобрел популярность, это был возврат к временам аналоговых игрушек. Тем не менее, небольшие механические устройства также быстро стали громоотводом в основных и социальных сетях. Некоторые родители и учителя классифицируют их как отвлекающие факторы, в то время как другие утверждают, что они помогают ученикам с такими расстройствами, как СДВГ или аутизм, сосредоточить внимание.
Мы не собираемся улаживать этот спор сегодня, но могут ли эти трехсторонние траты времени служить другой цели? Можно ли извлечь достаточно энергии из одного маленького пожирателя времени для питания другого, скажем, iPhone?
Краткий ответ: да. Но, по словам Халука Акая, аспиранта машиностроительного факультета, для разработки устройства сбора энергии из четырех компонентов потребуется много времени.
Если быть точным, около 80 часов.
Энергия прядильщика — это то, что можно извлечь из пальца, — говорит Акай. «Он не вращается сам по себе, — объясняет он. «Спиннеру нужна начальная энергия вашего пальца, чтобы создать вращательное движение». Чтобы построить устройство, извлекающее энергию из этого вращательного движения, вы начинаете с двигателя постоянного тока. Этот двигатель будет генерировать очень малый ток напряжения. Поскольку количество электроэнергии, производимой двигателем, будет ничтожным, его нужно будет подключить ко второму устройству, повышающему преобразователю. Электроэнергия, поступающая от повышающего преобразователя, затем будет использоваться для зарядки суперконденсатора, который будет служить посредником между преобразователем и батареей, где вы сможете хранить окончательный заряд, генерируемый энергией вашего щелкающего пальца.
Вычислить время, необходимое такому устройству для питания iPhone, — сложная задача, говорит Акай. «Когда спиннер вращается, он не создает энергию.
Вы должны посмотреть, сколько энергии содержится в этом движении пальца, чтобы определить, сколько времени потребуется для зарядки iPhone». Если приблизить энергию вращения спиннера примерно к 1000 об/мин, говорит Акай, то каждое движение вашего пальца может генерировать около 1/3 джоуля. Батарея iPhone содержит 10 000 джоулей, поэтому вам нужно будет 30 000 раз ударить по спиннеру. Если вы щелкаете счетчиком раз в секунду, это займет 8 часов.
Но подождите, говорит Акай, есть одна загвоздка. «Энергия, которую вы вкладываете в спиннер каждый раз, когда щелкаете им, не идет напрямую в батарею. Сначала он проходит через двигатель, преобразователь и конденсатор, а затем, наконец, попадает в аккумулятор. И с каждым из этих шагов, — отмечает он, — вы теряете эффективность». Поскольку реальные системы преобразования энергии, подобные той, которую описывает Акай, работают с эффективностью от 10 до 40%, говорит он, более вероятно, что вам потребуется 80 часов вращения (и помните, один раз в секунду!) для получения достаточного количества энергии.
