Как работает Yo-Yo

Профессиональный уокер может запускать буквально во всех направлениях. Игрушка начнет порхать в воздухе, она будет перескакивать с веревки на верёвку, и мгновенно возвращаться на ладонь. Это зрелище завораживает и кажется волшебным. Но научный подход нужен везде, поэтому ученые такое движение пытаются объяснить, опираясь на существующие законы. Давайте попробуем разобраться в принципах работы уо-уо, почему она ведет себя подобным образом?

Самое простое очень похоже на сплющенную катушку, предназначенную для ниток. Это  два диска, которые соединены между собой центральной осью, имеющей достаточно большой диаметр. К этой оси крепится шнур, который наматывается на нее.

В начальном положении шнур находится на оси игрушки, а его второй конец закреплен к колечку, которое надевается на палец. Уо-уокер начинает отпускать игрушку. Под воздействием силы тяжести тяжелая катушка падает вниз, при этом раскручивается нить, происходит ускорение собственного  вращения. В самой нижней точке, возникающая потенциальная энергия, опустившегося уо-уо, превращается в кинетическую энергию вращения. За счет вращательного движения получает гироскопическую устойчивость, именно поэтому при грамотных действиях, игрушка всегда находится в одной плоскости, не позволяя нити запутаться.

После того как уо-уо доходит до конца веревки, падение останавливается. Но за счет накопленного большого количества вращательного момента, игрушка по инерции продолжает вращаться. В самом простейшем варианте, веревка имеет жесткое крепление к оси. Под воздействием инерции катушка мгновенно начнет вновь забираться по нитке вверх, причем она наматывается на ось, но в противоположном направлении.

Безусловно, сила трения, поглотит часть энергии, и не сможет добраться до руки своего обладателя без его помощи. Для того чтобы игрушка вернулась, необходимо при остановке ее в нижней точке, немного поддернуть нить вверх, тем самым, сообщая катушке дополнительную энергию.

В другом, улучшенном варианте, нет крепления нити к оси, она просто охватывает ось петлей. Такая конструкция позволяет катушке  "свободно" вращаться, когда она находится в нижней точке. Подобное состояние профессионалы называют "уо-уо спит". Это продолжается до тех пор, пока небольшой  рывок, который сообщает игрушке первоначальную скорость подъема и увеличивает силу трения, которая  вынуждает  ее отправиться обратно вверх.