Введение

Двухпалочная механическая игрушка

«Джи-хоу уэмми-дидл» – это механическая игрушка, состоящая из двух деревянных палочек. На одной из них вырезаны поперечные насечки вдоль боковой стороны, а к концу прикреплена небольшая деревянная палочка или пропеллер гвоздем или штифтом. Эта палочка удерживается неподвижно в одной руке насечками вверх, а другой палочкой быстро водит взад-вперед по насечкам. Это приводит к вращению пропеллера. Иногда также известна как «ветряная мельница Уиджи», «палочка худу» или «палочка вуду». Слово «whammy» иногда пишется как «whimmy», а слово «diddle» – как «doodle», что дает три других возможных названия, и «gee haw» также может быть опущено. «Gee haw» относится к тому, что, проводя пальцем по насеченной палочке во время движения, можно изменить направление вращения пропеллера. Оператор может делать это незаметно и кричать «ги» или «хау», чтобы создать впечатление, что пропеллер реагирует на команды. Когда игрушку называют «хуи-палкой», слово «хуи» используется для обозначения смены направления вращения.

Физическое объяснение

Клин, удерживающий винт, должен проходить через отверстие, примерно вдвое превышающее его диаметр – по сути, это вращающееся кольцо на палке. Боковая сила, приложенная пальцем или большим пальцем к насеченной палочке, заставляет ее отклоняться в сторону при каждом контакте с насечкой, создавая повторяющийся боковой толчок, который поворачивает винт в ту или иную сторону. Хорошо сбалансированный винт будет вращаться легко, и не критично, чтобы он был смещен в сторону по весу, поскольку диаметр отверстия всегда позволяет более длинной стороне (слегка) опускаться во время рывкового движения. Чтобы наблюдать эффект, винт, прикрепленный к концу ребристой палочки, не должен быть закреплен точно в центре масс, то есть должен быть смещен от центра или закреплен неплотно. Для функционирующего "whammy diddle" должен существовать "предпочтительный" угол (то есть, если винт вращается вокруг своей оси в неподвижном состоянии, а затем отпускается, он должен вернуться в положение минимальной энергии относительно ребристой палочки). Трение ребристой палочки о другую палочку вдоль канавок создает вертикальную, чередующуюся движущую силу, действующую на центр масс винта: где и T – время, необходимое палочке для перемещения от одной канавки к другой; – неизвестный масштабный коэффициент, характеризующий силу, с которой две палочки прижимаются друг к другу. Трение пальцем о эти канавки сбоку также создает горизонтальную, чередующуюся движущую силу, где – фазовый сдвиг (описывающий задержку во времени между контактом канавок с движущимся стержнем и пальцем соответственно), и, опять же, X – неизвестный масштабный коэффициент. Важно, что частота у обеих сил одинакова, и говорят, что эти две движущие силы находятся в фазовой синхронизации. Совместное действие двух фазово-синхронизированных движущих сил в ортогональных направлениях создает вращающий момент на центр масс на конце винта, и, следовательно, вращение. Когда оператор "whammy diddle" незаметно меняет сторону контакта пальца с палочкой (например, использует большой палец вместо указательного, или меняет сторону контакта пальца с канавками основания), он меняет знак фазы , и тем самым меняет направление вращения.