Jednostavni, ali izazovni vrteći vrhovi imaju povijest koja seže prije 4000 godina, do drevnog Egipta. Učitelji, studenti i znanstvenici čude se demonstraciji ove male igračke složenih teorija i apstraktnih koncepata u inženjerstvu, fizici, znanosti o zemlji, pa čak i biologiji. Zamah, tromost, masa, žiroskopska precesija, trenje i energija postaju jasni eksperimentiranjem s vrtiljkom.
Smjernice za znanstveni projekt
Sveobuhvatan znanstveni projekt uključuje istraživačko pitanje, hipotezu, postupak, rezultate i zaključak. Da biste započeli, morate postaviti nekoliko pitanja, poput "Kako to funkcionira?" i "Što će se dogoditi ako promijenim jednu stvar i ostale uvjete zadržati jednakima? "Zatim predviđate učinke promjena, gledate na uvjete i razmišljate poput znanstvenik. Nakon eksperimentiranja kako biste vidjeli različite ishode, promatrate i bilježite svoje rezultate.
Primarne boje
Jednostavan znanstveni projekt o aditivnim primarnim bojama pričvršćuje tortni grafikon - s najmanje tri jednaka trokuta u zelenoj, crvenoj i plavoj boji - na površinu vrha. (Ovo se razlikuje od primarnih boja za pigmente, a to su crvena, žuta i plava.) Kad se vrh zavrti najbržom brzinom, umjesto zasebnih boja vidite odsjaj bijele boje. Za znanstveni projekt možete upotrijebiti dugine boje i pokazati kako se boje miješaju i odraz svjetlosti koja dolazi od njih. Također, isprobavanje više uzoraka boja, crno-bijelih kovitlaca i različitih uzoraka može odgovoriti na pitanje: "Mijenja li to učinak na ljudsko oko?"
Masa
Ako manipulirate masom vrtišta, postići ćete različite rezultate za zamah i dugovječnost vrtenja vrha. Znanstveni projekt mogao bi dodati veću težinu dnu vrha ili blizu oboda, koristeći materijale kao što su glina za modeliranje ili podloške. Vaš projekt odgovorio bi na pitanje: "Kako to utječe na okretanje i zašto?"
Ako na vrtište stavite istu količinu utega, ali ga postupno odmaknete od oboda, primijetit ćete manje okretanja tromosti u blizini središta, jer rotacijska inercija ne ovisi samo o masi vrtišta već i o položaju masa. Također biste mogli istražiti kinetičku i potencijalnu energiju povezanu s trenjem zbog kojeg se vrh usporava i na kraju zaustavlja.
Inženjerstvo, fizika i tehnologija
U sklopu programa za matematiku i znanost prema gore u kolovozu 2010., srednjoškolci iz Georgetowna u Delawareu koristili su odjel za inženjerske tehnologije na Tehničkom i zajedničkom koledžu Delaware za izgradnju najučinkovitijeg predenja vrh. Kao trodijelni projekt možete razraditi primijenjene fizikalne koncepte težine, težišta i rotacijske inercije. Da biste izradili vrtiću, eksperimentirat ćete s nekoliko materijala - poput aluminija, kartona, gline, pjene, drveta ili čak kompaktnog diska - i usporediti učinak na okretanju vrha. Studenti Upward Bound koristili su računalno potpomognuti dizajn ili program CAD za izradu trodimenzionalnog modela svog vrha.