Nemrégiben mi is beszámoltunk a valaha volt legtutibb Star Wars-os játékfiguráról, a kis BB-8 droidról, mely csupán néhány napja hódít galaxisunkban, ám máris sokak kedvencévé vált. De vajon hogyan működik egy ilyen izgő-mozgó, gömb alakú test? A Wired tudományos cikke útmutatásul szolgálhat megannyi kérdés megválaszolásához:

Hogyan lehet belülről görgetni egy golyót?

Először is vessünk egy pillantást a BB-8 golyó alakú törzsére, ami valójában nem más, mint egy guruló gömb. De hogyan lehet egy golyót mozgásra bírni anélkül, hogy meglöknénk azt? Szerencsére ez nem túl bonyolult feladat: nem kell más, mint egy mozgatható súly a gömbön belül. Ami talán éppen egy kisautó kerekekkel (amik belülről érintkeznek a gömb felületével), vagy talán egy hörcsög, ki tudja. Akárhogy is, amikor a súly elkezd mozogni a gömb belső falán, az egész test tömegközéppontja arrébb helyeződik.

Amikor a tömegközéppont elmozdul a talaj érintési pontjának merőlegeséből, akkor egy külső forgatónyomaték hat a gömbre, megnövelve annak perdületét, és így forgásra késztetve azt. Amikor a gömb elkezd gurulni, a belső súly maradhat akár nyugvó pozícióban is a gömb alján, kivéve, ha a külső súrlódást ellensúlyozandó folyamatosan biztosítani kell a forgatónyomatékot.

De várjunk csak, tényleg lehet belülről forgatni egy golyót? Nem lenne ez éppen olyan, mintha az övünknél fogva akarnánk saját magunkat felemelni? Talán így tűnhet, de valójában a kettő nem ugyanaz. Ha az övünket húzva akarnánk magunkat felemelni, nem lenne semmilyen külső erőhatás, leszámítva a lefelé húzó gravitációs erőt. Viszont amikor a belső súly felmegy a gömb falán, akkor egy külső erőhatás is hat a gömbre: súrlódás. Itt van egy részletesebb kép, amin szerepel az összes fizikai erő:

De miért szerepel itt súrlódási erő? Nos, két eshetőség van. Amennyiben nincs súrlódás (a sima felületek miatt), úgy a gravitációs erőből eredő forgatónyomaték hatására a gömb ugyan forogni kezd, csak épp helyben. Viszont ha van súrlódás, úgy a súrlódási erő megtolja a gömböt, gurulásra késztetve azt. Feltételezhetően tehát a BB-8 játékfigurának van elég súrlódása ahhoz, hogy el tudjon indulni.

De mi van a fejrésszel?

Csak annyit tudok biztosan, hogy a fej egy mágnes segítségével képes az alatta lévő törzsön maradni. Úgy tippelem, hogy van egy mágnes a törzs belsejében, ami vonzza a fejben lévő másik mágnest. A fejen apró kis görgők találhatók, amelyek segítségével könnyedén tud ide-oda mozogni a gömb felszínén. Természetesen a gömb belső mágnesének mozgathatónak kell lennie, hogy különféle jópofa fejcsóválós trükkel nyűgözhessen le minket ez az aprócska kis droid.

De vajon ez az egyetlen lehetséges mód a működésére? Természetesen nem. Itt van például ez a klassz kis útmutató, hogyan lehet egy másfajta BB-8-et felépíteni. Ebben a változatban a motor a fejben található, ami egy sima focilabdán pihen, a fej mozgatásával pedig növelni lehet a labdára ható forgatónyomatékot, s így irányítani a testet. Ez egy nagyon érdekes ötlet, még ha a fej ebben a változatban elég nagy is.

És mi a helyzet a vezeték nélküli töltéssel?

Mivel a BB-8 alja egy gömb, így elég furcsa lenne, ha egy töltő csatlakozó aljzat, vagy egy elemekkel teli rekesz szerepelne az oldalán. Éppen ellenkezőleg, a gömb teljesen zárt. Ahhoz, hogy fel tudjuk tölteni, el kell helyezni egy speciális állványon, amiben egy dróttekercsen keresztül folyik oszcilláló elektromos áram. Ez a váltakozó áram képes a gömb belsejében lévő másik tekercsben áramot indukálni, ami pedig feltölti az akkumulátorát. Persze ez egy eléggé leegyszerűsített magyarázat, de ha szeretnél további részleteket megismerni a vezeték nélküli töltés működéséről, érdekes lehet számodra ez a cikk.

A kis játék droid működése tehát alapvetően egyszerű, mégis elegáns. Egyáltalán nem elképzelhetetlen, hogy akár a jövő fizikaóráin látványos kísérletek részese lesz a mi kis barátunk. De hogy ott lesz megannyi karácsonyfa alatt, az egészen bizonyos.

– Scotty

A cikk a Wired írása alapján készült.