Як працює йо-йо

На перший погляд, йо-йо – надзвичайно проста іграшка, яка виглядає, як котушка, прив’язана до кінця мотузки. Але в умілих руках вона стає чимось екстраординарним! Досвідчений йо-йокер може випускати йо-йо у всіх напрямках, воно буде літати в повітрі, перескакувати з мотузки на мотузку, і в одну мить повертатися в долоню. З боку таке видовище зачаровує і здається магічним. Але Наука любить все пояснювати з точки зору своїх законів! 🙂

У цій статті ми досліджуємо принципи роботи йо-йо, знайдемо, що ж змушує його вести себе таким несподіваним чином.

Як же працює йо-йо?

Найпростіше йо-йо нагадує сплющену котушку для ниток – два диска, з’єднаних по центру віссю, достатньо великого діаметру. До осі кріпиться шнур, наматываемый на неї. У початковому положенні шнур намотаний на вісь іграшки, а другий кінець кріпиться до колечка, надеваемому на палець. Уявімо, що йо-йокер просто відпускає іграшку. Під дією сили тяжіння важка котушка падає вниз, розкручуючи нитку і все прискорюючи власне обертання. У нижній точці потенційна енергія неохайного йо-йо повністю переходить у кінетичну енергію обертання. Обертальний рух надає йо-йо гироскопическую стійкість, тому при правильних діях воно завжди залишається в одній площині, не даючи нитки заплутатися.

Коли йо-йо досягає кінця мотузки, воно не може падати далі. Але так як воно накопичила достатню кількість обертального моменту, воно продовжує обертатися по інерції. У простому варіанті іграшки мотузка закріплена жорстко до осі, і під дією інерції котушка відразу ж знову почне забиратися по нитці вгору, намотуючи її на вісь тепер вже в протилежному напрямку.

Сила тертя, звичайно ж з’їсть частину енергії, і йо-йо не добереться до рук свого володаря (якщо, звичайно, в цьому не допомогти). Що б іграшка повернулася, треба при знаходженні її в нижній точці злегка поддернуть нитку вгору, повідомивши котушці додаткову енергію. У більш досконалому варіанті нитка не кріпиться до осі, а охоплює її петлею. Котушка такої конструкції буде продовжувати “вільний” обертання в нижній точці, прослизаючи в петлі. Такий стан профі називають “йо-йо спить”. І спить воно до тих пір, поки легкий ривок, повідомляє іграшці початкову швидкість підйому і, заодно, збільшує силу тертя не змушує його рвонути назад вгору. “Спляче йо-йо” можна опустити на підлогу, прокотивши по підлозі – цей прийом називається «гуляти з собачкою», а можна ще придумати масу елементів. Існують також і професійні йо-йо.

У таких моделей в центрі не просто вісь, а невеликий підшипник, на якому йо-йо може досить довго обертатися (до восьми хвилин!), не намотуючись назад. Навколо підшипника на половинках котушки присутні спеціальні гальмівні наклейки. Вони потрібні для того, щоб йо-йо все-таки можна було повернути в руку і знову сильно розкрутити. Якщо злегка смикнути йо-йо за мотузку, то натяг послаблюється, виникає тертя між мотузкою та наклейками, вона починає гальмувати і намотується на вісь. У моделях високого рівня відстань між половинками трохи ширше, а гальма зроблені так, що йо-йо не можна намотати простим посмикуванням. Це запобігає випадковому заплутування під час складних трюків, а для повернення в руку використовується спеціальне рух – бінд.

З цією дивною іграшкою можна зробити ще більш забавний трюк. Коли “йо-йо спить”, зніміть нитку з пальця і затисніть її між великим і вказівним пальцями. Тепер легенько лясніть по руці, яка тримає нитку, долонею іншої руки. Як тільки колесо почне підніматися вгору, відпустіть нитку — коліщатко буде продовжувати рухатися вгору нічим не утримується нитці, акуратно змотуючи її. Іграшку можна навіть зловити в кишеню, коли вся нитка буде намотана. Всього кілька годин тренування, і можна показувати перші трюки. Тепер трохи про історію появи цієї іграшки.

За твердженням істориків, йо-йо є однією з найстаріших забав людства. Хто саме винайшов цю іграшку, сказати важко. Одні вважають, що йо-йо придумали японці, інші приписують авторство китайцям, треті впевнені, що в усьому винні стародавні греки. І дійсно, зображення подібної іграшки зустрічаються на давньогрецьких вазах, розписаних за 400-450 років до н. е. Потім на довгі століття про йо-йо забули. Друга поява іграшки в Європі відбулося вже в середині XVIII ст. в Англії, куди вона потрапила з Китаю і де стала називатися “банделоре” (bandelore). Років через 30 іграшка, вже під назвою “эмигрет”, (L emigrette) увійшла в моду в французькій знаті. Робили “эмигрет” зі слонової кістки і срібла і прикрашали дорогоцінними каменями. В одному з історичних свідчень часів Великої Французької революції згадується, як група аристократів грала в “эмигрет” по дорозі на гільйотину.

“Чортик на ниточці” з’явився в Парижі в 1791 році, промандрувавши через всю Францію, і був названий “joujou de Normandie”. Багато припускають, що саме від цієї назви походить сучасна назва “yo-yo”. Розбігаючись від революційного терору, французькі дворяни завезли йо-йо у всі країни Європи, в тому числі і в Росію.

За спогадами курортників старшого покоління, писаними йо-йо (вони тоді називалися “ю-ю”) торгували одеські кустарі в середині 70-х. Коштували вони тоді 2 рубля. А ось в Америку іграшка проникла з Філіппінських островів (до речі, на одному з місцевих говірок “йо-йо” означає “повернися-повернися” або “назад-назад”).

Виявляється, ця іграшка була зовсім не іграшкою, а грізною зброєю давніх філіппінських мисливців. Мисливець прив’язував камінь на довгій шкіряній мотузці, забирався на гілки дерева і чекав на здобич. Коли звір проходив під деревом, мисливець кидав вниз камінь таким чином, щоб камінь з мотузкою зробили петлю на шиї тварини (хоча, мені здається, простіше було б по голові каменем заїхати). А при промаху камінь, як на пружинці, повертався в руку мисливця. Пізніше йо-йо стало просто іграшкою, яка, однак, розвиває координацію, реакцію і спритність.

Сьогодні йо-йо є практично у кожного філіппінського дитини, який з її допомогою розвиває спритність, координацію, реакцію. Більш того, йо-йо є на Філіппінах національним видом спорту. В Сполучені Штати йо-йо привіз у 1920-х роках філіппінський іммігрант Педро Флорес, який вирішив заробити на чужині з допомогою виробництва та продажу цієї іграшки. Вона стала користуватися такою популярністю, що американський підприємець Дональд Дункан вирішив поставити справу на широку ногу і з цією метою в 1929 р. викупив у Флореса його невелику компанію. Незабаром почалося справжнє божевілля. У 1931 р. протягом місяця було продано 3 мільйони іграшок! Дункан запатентував назву “yo-yo” як торгову марку, що, правда, не завадило конкурентам випускати подібний товар під іншими назвами (наприклад, “twirler” і “whirl-a-gig”). Однак у народі прижилася назва “йо-йо”. У 1965 р. Федеральний апеляційний суд постановив, що назва “йо-йо” не може бути запатентований, бо прижилося як термін, так що використовувати його може будь-який виробник. У тому ж році компанія Дональда Дункана збанкрутувала, продавши ім’я “Дункан” іншій фірмі, яка до цих пір продає “йо-йо Дункана”. Але, не дивлячись на розорення, Дональд Дункан залишився самим відомим людиною, яка внесла величезний внесок у розвиток yo-yo. В честь його дня народження, 6 червня став в Америці Національним Днем Йо-Йо.