Le trottole semplici, ma impegnative, hanno una storia che risale a 4000 anni fa, nell'antico Egitto. Insegnanti, studenti e scienziati si meravigliano della dimostrazione di teorie complesse e concetti astratti di questo piccolo giocattolo in ingegneria, fisica, scienze della terra e persino biologia. Momento, inerzia, massa, precessione giroscopica, attrito ed energia diventano chiari sperimentando con una trottola.

Linee guida del progetto scientifico

Un progetto scientifico completo comprende una domanda di ricerca, ipotesi, procedura, risultati e conclusione. Per iniziare, devi fare alcune domande, ad esempio "Come funziona?" e "Cosa succederà se cambio una cosa e mantengo le altre condizioni allo stesso modo?" Quindi prevedi gli effetti dei cambiamenti, osservando le condizioni e pensando come uno scienziato. Dopo aver sperimentato per vedere risultati diversi, osserva e registra i risultati.

Colori primari

Un semplice progetto scientifico sui colori primari additivi associa un grafico a torta - con almeno tre triangoli di uguale dimensione in verde, rosso e blu - verso la superficie superiore. (Questo è diverso dai colori primari per i pigmenti, che sono rosso, giallo e blu.) Quando il top gira alla sua massima velocità, si vede un bagliore di bianco invece di colori separati. Per un progetto scientifico, puoi usare i colori dell'arcobaleno e dimostrare come i colori si mescolano e il riflesso della luce che proviene da essi. Inoltre, provando più modelli di colore, vortici in bianco e nero e modelli diversi puoi rispondere alla domanda "Questo cambia l'effetto sull'occhio umano?"

Massa

Se manipoli la massa di una trottola, otterrai risultati diversi per il momento e la longevità della rotazione della cima. Un progetto scientifico potrebbe aggiungere più peso al fondo della parte superiore o vicino al perimetro, usando materiali come l'argilla da modellare o le rondelle. Il tuo progetto risponderebbe alla domanda: "In che modo questo influenza lo spin e perché?"

Se metti lo stesso ammontare di peso sulla trottola, ma la allontani progressivamente dal perimetro, noterai meno inerzia rotazionale vicino al centro, perché l'inerzia rotazionale dipende non solo dalla massa della trottola ma anche dalla posizione della massa. Potresti anche esplorare l'energia cinetica e potenziale correlata all'attrito che causa il rallentamento della cima e alla fine.

Ingegneria, fisica e tecnologia

Come parte del programma Upward Bound Math and Science in Agosto 2010, gli studenti delle scuole superiori di Georgetown, nel Delaware, hanno utilizzato il dipartimento di tecnologie ingegneristiche presso il Delaware Technical &Community College per costruire la trottola più efficiente. Come un progetto in tre parti, è possibile elaborare i concetti di fisica applicata di peso, centro di gravità e inerzia rotazionale. Per costruire una trottola, potrai sperimentare diversi materiali - come alluminio, cartone, argilla, schiuma, legno o persino un compact disc - e confrontare l'effetto sulla rotazione della cima. Gli studenti Upward Bound hanno utilizzato un programma di progettazione assistita da computer, o CAD, per creare un modello 3D del loro top.