Les toupies simples, mais difficiles, ont une histoire remontant à 4000 ans, en Egypte ancienne. Enseignants, étudiants et scientifiques s'émerveillent devant la démonstration de théories complexes et de concepts abstraits de ce petit jouet dans les domaines de l'ingénierie, de la physique, des sciences de la terre et même de la biologie. Le momentum, l'inertie, la masse, la précession gyroscopique, la friction et l'énergie deviennent évidents en expérimentant avec une toupie.

Un projet scientifique complet comprend une question de recherche, une hypothèse, une procédure, des résultats et conclusion Pour commencer, vous devez poser quelques questions, telles que "Comment ça marche?" et "Que se passera-t-il si je change une chose et que les autres conditions restent les mêmes?" Vous prédisez ensuite les effets des changements, en regardant les conditions et en pensant comme un scientifique. Après avoir expérimenté pour voir différents résultats, vous observez et enregistrez vos résultats.

Couleurs primaires

Un projet scientifique facile sur les couleurs primaires additives attache un camembert - avec au moins trois triangles de taille égale en vert, rouge et bleu - à la surface du sommet. (Ceci est différent des couleurs primaires pour les pigments, qui sont rouges, jaunes et bleus.) Lorsque le haut tourne à sa vitesse la plus rapide, vous voyez un éclat de blanc au lieu de couleurs séparées. Pour un projet scientifique, vous pouvez utiliser les couleurs de l'arc-en-ciel et montrer comment les couleurs se mélangent et la réflexion de la lumière qui en provient. En outre, en essayant plus de modèles de couleur, des tourbillons noirs et blancs, et différents modèles peuvent répondre à la question, "Est-ce que cela change l'effet sur l'oeil humain?"

Mass

Si vous manipulez la masse d'une toupie, vous obtiendrez des résultats différents pour l'élan et la longévité de la rotation du sommet. Un projet scientifique pourrait ajouter plus de poids au bas du haut ou près du périmètre, en utilisant des matériaux tels que la pâte à modeler ou des rondelles. Votre projet répondrait à la question «Comment cela affecte-t-il le spin, et pourquoi?»

Si vous mettez le même poids sur la toupie, mais que vous l'éloignez progressivement du périmètre, vous remarquerez moins d'inertie de rotation près du centre, car l'inertie de rotation dépend non seulement de la masse de la toupie, mais aussi de l'emplacement de la masse. Vous pourriez également explorer l'énergie cinétique et potentielle liée au frottement qui fait ralentir le sommet et éventuellement l'arrêter.

Ingénierie, physique et technologie

Dans le cadre du programme ascendant Maths et sciences en Août 2010, les élèves du secondaire à Georgetown, Delaware, a utilisé le département des technologies d'ingénierie à Delaware Technical &Collège communautaire pour construire la toupie la plus efficace. En tant que projet en trois parties, vous pouvez élaborer sur les concepts de physique appliquée du poids, du centre de gravité et de l'inertie rotationnelle. Pour construire une toupie, vous expérimenterez avec plusieurs matériaux - tels que l'aluminium, le carton, l'argile, la mousse, le bois ou même un disque compact - et comparerez l'effet sur le spin du top. Les étudiants de Upward Bound ont utilisé un programme de conception assistée par ordinateur (CAO) pour réaliser un modèle 3D de leur top.