Можно ли изобрести механизмы, взаимодействующие как «камень, ножницы, бумага»?

Наука и жизньНаука

Принцип «камень, ножницы, бумага» в механических игрушках и его «родственные связи»

Пять лет назад я опубликовал две связанные статьи в журнале «Наука и жизнь»: «Правило транзитивности против нетранзитивности выбора» (№ 3, 2017) и «Нетранзитивность превосходства: продолжение темы» (№ 7, 2017). В них шла речь о нетранзитивных отношениях превосходства, метафорически называемых отношениями «камень, ножницы, бумага»: в одноимённой игре камень побеждает ножницы, те — бумагу, а бумага побеждает камень. В математике давно известны, активно изучаются и популяризуются нетранзитивные игральные кубики с такими числами на гранях, что кубик А чаще выигрывает у кубика В (показывает большее число на верхней грани), чем проигрывает ему; кубик В чаще выигрывает у С, а С чаще выигрывает у A*.

*Помимо статей, указанных выше, из недавних публикаций о таких кубиках можно упомянуть научно-популярную книгу: Шейнерман Э. Путеводитель для влюблённых в математику. Глава 19. Нетранзитивные игральные кости. — М.: Альпина нон-фикшн, 2018.

Вопрос — а можно ли изобрести механизмы, механические игрушки, взаимодействующие по принципу «камень, ножницы, бумага»? Эта тема была затронута в моих статьях в «Науке и жизни», здесь же я напишу о возможных ответах подробнее.

Нетранзитивные «мартышки». Посмотрев на рисунок, можно убедиться, эти три мартышки кормят друг друга нетранзитивным образом (красная — синюю, синяя — зелёную, а та — красную).

Нетранзитивные «помечальщики». Мартышки при кормлении могут ненароком закапать друг друга едой из ложки. Сделаем эту функцию основной. Из деталей «LEGO DUPLO®» с просверленными отверстиями и вставленными в них фломастерами можно соорудить такие три конструкции, что первая конструкция будет помечать своим фломастером вторую, оставаясь непомеченной ею, вторая — помечать третью, а третья — первую.

Нетранзитивные гребёнки. Кончик фломастера напоминает клин. Разовьём идею применения клиньев. Можно ли использовать клин как наклонную плоскость для таких нетранзитивных механизмов, при взаимодействии которых один поднимает другой? Возможный вариант показан на рисунке.

При фронтальном «наезде» гребёнка А своим профилем зубьев поднимает гребёнку В (она «сильнее»), В поднимает С, С поднимает А.

Нетранзитивные конструкции с рычагами. Перейдём к другому типу простых механизмов — рычагам. На рисунке показаны конструкции с креплением на валу длинных и коротких рычагов на разных уровнях. При равном усилии соревнующихся участников, приложенном к валам, конструкция А «пересиливает» В, В «пересиливает» С, С «пересиливает» А. Почему так происходит, читатель может подумать сам.

Можно устроить соревнование с использованием этих конструкций (назовём их двойными рычагами). Один участник выбирает какой-то понравившийся ему двойной рычаг. Второй участник, разбирающийся в механике, пусть и физически более слабый (например, в силу возраста), всегда может выбрать другой рычаг, который победит (пересилит) первый.

Нетранзитивные шестерни. Шестерни — ближайшие родственники рычагов в отношении способа передачи усилия. На рисунке показаны конструкции с бóльшими и меньшими шестернями, закреплёнными на валах на разных уровнях (так же, как в двойных рычагах). При попарных соединениях конструкция А вращается быстрее В в паре А-В, В вращается быстрее С в паре В-С, С вращается быстрее А в паре А-С. Если соединить все три конструкции вместе, вращаться они не смогут — их заклинит.

Действующую модель можно собрать из деталей детского конструктора «Gigo Junior Engineer 7333P Magic Gears» (с доработкой, поскольку оригинальные шестерни вращались на валах свободно — я закрепил их небольшими шурупами, а валы, наоборот, в плате не вращались — входили с усилием, и пришлось немного рассверлить отверстия).

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Матери площади Мая Матери площади Мая

Как матери исчезнувших оппозиционеров организовали акцию бессрочного протеста

Дилетант
Диетолог из Гарварда назвала 5 видов продуктов, которые заставляют вас чувствовать себя уставшими и тревожными Диетолог из Гарварда назвала 5 видов продуктов, которые заставляют вас чувствовать себя уставшими и тревожными

Какие продукты могут вызвать тревогу и усталость

Inc.
Травоядный хищник, или Как большие панды приспособились к бамбуку Травоядный хищник, или Как большие панды приспособились к бамбуку

Удивительное исключение из хищников: травоядная большая панда

Наука и жизнь
Свет по шнурку. Оптоволокно – что такое, как работает и зачем нужно Свет по шнурку. Оптоволокно – что такое, как работает и зачем нужно

Как удалось передать свет по проводам, и почему именно свет?

Цифровой океан
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Возвращение королей. Ультралюкс из прошлого, возрожденный в наши дни Возвращение королей. Ультралюкс из прошлого, возрожденный в наши дни

Кто и зачем возвращает забытые супербренды Delage и Hispano-Suiza

РБК
Церингенский лев Церингенский лев

Что помогает раскрыть тайну таких «фрачных» портретов

Дилетант
Освободите себя от ненужных споров Освободите себя от ненужных споров

8 правил деэскалации в общении

Reminder
15 фигурантов и их судьбы 15 фигурантов и их судьбы

Каждый из них оказался навеки проклят за преступления против человечности

Дилетант
«Ну не меняться же мне из-за каждого идиота!»: крылатые фразы киногероев Олега Янковского, которые стыдно не знать «Ну не меняться же мне из-за каждого идиота!»: крылатые фразы киногероев Олега Янковского, которые стыдно не знать

Самые крылатые фразы киноперсонажей Олега Янковского

Maxim
Книги с захватывающим сюжетом: 5 историй о гонках, вoйне и нацистской Германии Книги с захватывающим сюжетом: 5 историй о гонках, вoйне и нацистской Германии

Подборка книг, сюжет которых не уступает лучшим триллерам в кино

TechInsider
Начнём с того, что нельзя доверить другим секс и еду: как перестать брать задачи на себя и начать делегировать Начнём с того, что нельзя доверить другим секс и еду: как перестать брать задачи на себя и начать делегировать

Нельзя доверить другим секс и еду: как научиться делегировать обязанности?

VC.RU
Сгладить ситуацию Сгладить ситуацию

Причины появления растяжек на теле и как с ними бороться

Лиза
«Со всем, что мы вытеснили, нам придется встретиться лицом к лицу» «Со всем, что мы вытеснили, нам придется встретиться лицом к лицу»

Василиса Кузьмина о байопике Ники Турбиной и конце девяностых

Weekend
Сати Спивакова: «Спустя целую жизнь я наконец-то занимаюсь любимым делом» Сати Спивакова: «Спустя целую жизнь я наконец-то занимаюсь любимым делом»

Сати Спивакова о том, как вернулась на театральную сцену спустя много лет

Эксперт
Вегетососудистая дистония и старческое слабоумие: 5 диагнозов, существующих только в России Вегетососудистая дистония и старческое слабоумие: 5 диагнозов, существующих только в России

В России до сих пор ставят диагнозы, которые не признают во всем остальном мире

Psychologies
Правила жизни Шер Правила жизни Шер

Шер. Певица и актриса. Вот правила ее жизни

Правила жизни
Лицо и фронт русского прорыва Лицо и фронт русского прорыва

Нашим дизайнерам и конструкторам есть что предложить миру

Эксперт
300-сильные масл-траки из ЗИЛов: безумный тюнинг времен СССР 300-сильные масл-траки из ЗИЛов: безумный тюнинг времен СССР

Зачем в СССР прокачивали грузовые ЗИЛы?

TechInsider
Астрономы нашли звезду с самым разнообразным содержанием тяжелых элементов Астрономы нашли звезду с самым разнообразным содержанием тяжелых элементов

HD 222925 — звезда с самым разнообразным химическим составом

N+1
Какие эксперименты Зигмунд Фрейд ставил над своей младшей дочерью Какие эксперименты Зигмунд Фрейд ставил над своей младшей дочерью

Были ли счастливы дети основателя психоанализа Зигмунда Фрейда?

The Voicemag
Искусственный интеллект и карьера: доступные технологии, которые помогут не выгореть на работе Искусственный интеллект и карьера: доступные технологии, которые помогут не выгореть на работе

Стресс на рабочем месте — более распространенная проблема, чем принято думать

Популярная механика
«Биполярное расстройство: гид по выживанию для тех, кто часто не видит белой полосы» «Биполярное расстройство: гид по выживанию для тех, кто часто не видит белой полосы»

Отрывок из книги «Биполярное расстройство» о БАР изнутри и со стороны

N+1
Пирамида Маслоу Пирамида Маслоу

Как понимание основных потребностей поможет добиться успеха

Лиза
Ашот Серопян, RBS: «Сегодня консалтинг в нашем лице — это целая экосистема» Ашот Серопян, RBS: «Сегодня консалтинг в нашем лице — это целая экосистема»

Какие качества позволяют проходить через кризисы и чем могут помочь консультанты

Forbes
Убираем жир, но не теряем мышцы Убираем жир, но не теряем мышцы

Рассказываем, как худеть так, чтобы не довести себя до истощения

Лиза
Мы оба «альфы»: как остановить конкуренцию с супругом Мы оба «альфы»: как остановить конкуренцию с супругом

Иногда в отношениях появляется соперничество. Почему и как этого избежать?

Psychologies
Как настроить Yandex Pay: понятная инструкция со скриншотами Как настроить Yandex Pay: понятная инструкция со скриншотами

Как добавить карту в Yandex Pay и настроить быстрое оформление заказа?

CHIP
Как воспитывать детей по заветам Екатерины II Как воспитывать детей по заветам Екатерины II

Делимся «педагогической поэмой», дошедших до нас из XVIII века

Psychologies
Лечение без рецепта Лечение без рецепта

Иногда на помощь официальной медицине приходят нетрадиционные методы

Лиза
Открыть в приложении