¿Por qué un YoYo duerme y luego se despierta?

¿Cuáles son los principios matemáticos/mecánicos detrás de un YoYo dormido y, en particular, qué cambia con un golpe de muñeca que hace que se "despierte" y regrese a su mano?

           
            (Imagen de www.wikihow.com/Make-a-Yoyo-Sleep ).
Debe haber algún principio de estabilidad que lo mantenga dormido, y que sea perturbado por el tirón.

¿Alguna vez has abierto uno?
@KyleKanos: Cuando era niño, los YoYos eran dos bloques circulares de madera conectados por una barra de metal. Durmieron y despertaron muy bien. No es la estructura interna la principal responsable.
Cuando era niño, estaban hechos de plástico, un eje de metal y un rodamiento. El eje se enroscó en los extremos de plástico, por lo tanto, abrió uno .
Cuando yo era niño, eran dos discos de madera con un taco de madera como eje fijo. El pegamento hizo bastante difícil abrir uno. Durmieron bien a menos que la cuerda estuviera torcida (no enrollada) demasiado apretada, y había mucho tiempo para hacer cunas y cosas por el estilo.
Agradezco las respuestas y comentarios informados (y cordiales) de varios, y he aceptado la respuesta de SimonS, particularmente a la luz de las aclaraciones de LDC3. Sin embargo, creo que la secuencia exacta de eventos que ocurren con un golpe que despierta al Yo-Yo requiere un mayor escrutinio. Tal vez esa sea una pregunta aparte. No creo que simplemente un aumento en la tensión/fricción lo explique. También es importante la siguiente disminución repentina, y probablemente la dinámica sea compleja.

Respuestas (3)

Si el yoyo está girando sin enrollar la cuerda, entonces debe ser que la fricción entre el cilindro interior y la cuerda es insuficiente para que se enrolle.

Un movimiento rápido de la muñeca o algún otro movimiento puede provocar un aumento de la fricción y el comienzo del enrollamiento.

Una vez que comienza el bobinado, las fuerzas de fricción entre la cuerda y el cilindro aumentan con más cuerda en estrecho contacto con el cilindro y la cuerda enrollada se superpone a las capas enrolladas anteriores. Por lo tanto, es raro que la cuerda se deslice después de que haya comenzado ese proceso.

Si el YoYo hace precesión, entonces el roce de la cuerda por el costado es suficiente fricción para que el YoYo enrolle la cuerda. Cuando mueve la muñeca, la tensión en la cuerda se elimina y la fricción del eje de metal es suficiente para enrollar la cuerda.
@LDC3: Buen punto sobre el alivio momentáneo de la tensión.
Me pregunto si uno puede escribir esto formalmente. El problema básico será descubrir cómo describir matemáticamente el tirón y la interacción que provoca entre la cuerda y el eje.
Esta es la parte que no me queda clara: "Un movimiento rápido de la muñeca o algún otro movimiento puede provocar un aumento de la fricción". ¿Por qué el movimiento rápido aumenta la fricción? ¿Tendría el mismo efecto un aumento lento de la tensión, o el tirón es esencial?
@JosephO'Rourke Un movimiento hacia arriba aumentaría moderadamente la fricción con la cuerda, luego la fricción disminuiría drásticamente cuando se liberara la tensión.
@LDC3: Entonces, ¿predeciría que un aumento gradual en la tensión eventualmente iniciaría la recuperación?
Sí, pero eso sería difícil de hacer ya que requeriría que la mano acelere constantemente (como la gravedad).
Mi intuición es que un aumento gradual en la tensión no iniciaría un tambaleo, sino que el aumento repentino seguido de una disminución repentina en la tensión es de alguna manera crucial; en otras palabras, la sacudida es esencial. Así que siento que hay una laguna en la explicación, pero tal vez si nadie más se siente incómodo...
La holgura en la cuerda permitirá que el yo-yo enrolle la cuerda. Una vez que hay un enrollamiento alrededor del eje, se vuelve apretado y aumenta mucho la fricción.

Es realmente una gran pregunta y vayamos por definición simple.

Definición:

Según lo que dice wikepedia:

Un yo-yo (también deletreado yoyo) es un juguete que, en su forma más simple, es un objeto que consta de un eje conectado a dos discos y una cuerda enrollada alrededor del eje, similar a un carrete delgado.

Laboral:

Pero, ¿qué es lo que realmente hace que funcione? En simple, es una máquina de conversión de energía. Si vemos al principio yo yo tiene algo de energía potencial ya que está por encima del suelo. Pero cuando liberamos yo yo. Convierte esa energía potencial en energía cinética. Cuando un yoyo gira en la parte inferior generalmente es la energía cinética de rotación.ingrese la descripción de la imagen aquí

En general, podemos decir que yo-yo puede girar hacia arriba y hacia abajo para siempre, pero lo que hace que se detenga es:

la cuerda está unida con un eje de plástico, por lo tanto, hay una fuerza de fricción que actúa entre dos objetos.

Y la resistencia del aire como ruedas de yoyo también frotan el aire que no podemos ver.

La imagen del yoyo simple cuando se abre:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Matemático:

Se resuelve simplemente ya que no soy un experto. Diagrama debajo de este:

− metro gramo + T = metro a
τ = yo α , T r = yo α
v = − r ω , a = − r α

De 2 y 3

a = − gramo 1 + yo / metro r 2

yo = 1 2 metro R 2

a = − gramo 1 + 1 2 ( R / r ) 2

ingrese la descripción de la imagen aquí

Hay embrague yoyo que actúa bastante interesante debido a la fuerza centrífuga y los llaman embrague centrífugo. Lo que hace que este yoyo sea diferente es que hay un mecanismo de resorte adjunto dentro del yoyo. Cada vez que el yoyo gira lentamente, los resortes entran en contacto con el eje y lo hacen caer sobre la cuerda. Pero la principal ventaja es que si el yoyo gira mucho más rápido, las pesas salen volando del eje (las pesas están unidas con un resorte) debido a la fuerza centrífuga. Ahora no hay nada que sujetar y es libre de moverse en la parte inferior y cuando disminuyó la velocidad, entró en contacto con el eje y volvió a subir debido a la fricción.

Aquí está la foto que muestra este mecanismo:

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Aquí, en esta imagen, notará cómo funciona el embrague yoyo. Si ve que cuando gira con fuerza, esas dos barras sólidas desaparecen, pero si las mueve, volverán automáticamente a usted.

ingrese la descripción de la imagen aquí

"Dormir" es cuando el YoYo gira en su lugar porque la cuerda gira libremente alrededor de la barra entre las mitades. Si se hace algo para evitar que la cuerda gire libremente, la energía que impulsaba al YoYo a girar en su lugar ahora se usa para enrollar la cuerda. Mover la muñeca o sacudirla de otro modo puede hacer que la cuerda se doble sobre sí misma en el estrecho espacio entre las mitades, dándole suficiente fricción para que ya no gire libremente alrededor de la barra y, en cambio, comience a enrollarse. Tenga en cuenta que esta fricción generalmente no es suficiente para evitar que el YoYo desenrede la cuerda doblada en su próximo viaje hacia abajo. El proceso de "dormir" puede comenzar nuevamente cuando la cuerda se desenreda nuevamente en el estado en el que el bucle puede girar libremente alrededor de la barra en el medio.

"la cuerda para doblarse sobre sí misma": Bonita frase explicativa.
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