Enkla, men utmanande, snurrande toppar har en historia som går tillbaka till 4000 år, till antika Egypten. Lärare, studenter och forskare undrar på denna lilla leksaks demonstration av komplexa teorier och abstrakta begrepp inom teknik, fysik, jordvetenskap och jämn biologi. Momentum, tröghet, massa, gyroskopisk precession, friktion och energi blir tydliga genom att experimentera med en snurrande topp.

Vetenskapliga projektriktlinjer

Ett omfattande vetenskapsprojekt innehåller en forskningsfråga, hypotes, förfarande, resultat och slutsats. För att komma igång måste du ställa några frågor, till exempel "Hur fungerar det här?" och "Vad händer om jag ändrar en sak och håller de andra villkoren på samma sätt?" Du förutspår sedan effekterna av förändringarna, tittar på förhållanden och tänkande som en forskare. Efter att ha experimenterat för att se olika resultat observerar du och registrerar dina resultat.

Primärfärger

Ett lättvetenskapligt projekt om additiv primära färger bifogar ett cirkeldiagram - med minst tre lika stora trianglar i grön, röd och blå - till översta ytan. (Detta är annorlunda än de primära färgerna för pigment, som är röda, gula och blåa.) När toppen snurrar med sin snabbaste hastighet ser du en vit bländning istället för separata färger. För ett vetenskapsprojekt kan du använda regnbågens färger och visa hur färgerna blandas och reflektionen av ljus som kommer från dem. Dessutom kan man försöka fler färgmönster, svartvita virvlar och olika mönster svara på frågan "Ändras detta på människans öga?"

Massa

Om du manipulerar massan av en snurrande topp, kommer du att uppnå olika resultat för fart och livslängd i toppens snurrning. Ett vetenskapsprojekt kan lägga till mer vikt på botten av toppen eller i närheten av omkretsen, med hjälp av material som modelleringslera eller brickor. Ditt projekt skulle svara på frågan "Hur påverkar detta spinnet, och varför?"

Om du lägger samma vikt på spinnet, men flyttar det gradvis bort från omkretsen, kommer du att notera mindre rotations tröghet nära mitten, eftersom rotationsinertionen inte bara beror på massan av spinnytan utan även på massans plats. Du kan också utforska kinetisk och potentiell energi relaterad till friktion som gör att toppen ökar och slutligen slutar.

Engineering, Physics and Technology

Som en del av programmet Upward Bound Math and Science i Augusti 2010, gymnasieelever i Georgetown, Delaware, använde ingenjörstekniska avdelningen på Delaware Technical &Community College för att bygga den mest effektiva spinning toppen. Som ett tredelt projekt kan du utarbeta de tillämpade fysikbegrepperna vikt, tyngdpunkt och rotationsinerti. För att bygga en spinnstopp ska du experimentera med flera material - till exempel aluminium, kartong, lera, skum, trä eller till och med en kompaktskiva - och jämföra effekten på toppens spinn. De uppåtbundna studenterna använde en datorstödd design, eller CAD, ett program för att göra en 3-D-modell av sin topp.