Корякин Максим Игоревич, 8 лет, Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №1 р.п. Сосьва им. Героя РФ Романова В.В., Свердловская область, Серовский район, поселок городского типа Сосьва.
Руководитель: Усатова Елена Сергеевна, учитель начальных классов, Муниципальное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №1 р.п. Сосьва им. Героя РФ Романова В.В., Свердловская область, Серовский район, поселок городского типа Сосьва.
Исследовательский проект
"Секреты кубика Рубика. Физика-техника"
Исследовательский проект "Секреты кубика Рубика. Физика-техника"
Без него голова — как пустой котел.
Без него голова лишь для шапки нужна.
Коли нету своего, не займешь ни у кого.
(Загадки)
Что это? Правильно ум или мозг. Для того, чтобы загадки отгадать вам пришлось послушать их, а затем подумать над ответом. В этом вам помог ваш мозг.
Мозг нуждается не только в питательных веществах, которые мы употребляем вместе с пищей. Для того, чтобы мозг хорошо работал нужна тренировка. Что это за тренировка? В этом я попытался разобраться в своей работе.
Мой папа подсказал, что очень хорошо развивают мозг головоломки. Значит, я буду «голову» «ломать» -т.е. учиться думать и размышлять.
В толковом словаре я нашёл научное объяснение понятия «головоломка». Это непростая задача, для решения которой требуется сообразительность.
В своих игрушках я нашёл много головоломок. Значит, с самого раннего детства родители развивали мой мозг.
Как-то раз в руках папы я увидел красочный куб. Все его стороны были разноцветные, они меня заинтересовали. Папа просто виртуозно вращал стороны куба. Они, то совпадали по цвету, то нет.
Я захотел поближе познакомиться с этой вещицей. Оказалось, это Кубик Рубика. Папа сказал, чтобы научиться собирать его, нужно знать некоторые секреты.
Цель моей работы: научиться собирать Кубик Рубика.
Задачи:
- Узнать, какие бывают головоломки.
- Узнать историю появления Кубика Рубика.
- Изучить механизм и правила сборки Кубика Рубика.
- Найти интересные факты о Кубике Рубика.
Я предположил, что если я изучу механизм работы и правила сборки Кубика Рубика, то научусь его собирать.
Секрет Первый.
«Кубик Рубика»— механическая головоломка, изобретённая в 1974 году венгерским скульптором и профессором архитектуры Эрнё Рубиком.
Классический кубик представляет собой куб 3×3×3. Он состоит из 54 граней малых кубиков, составляющих один большой куб. Каждая грань куба состоит из девяти квадратов и окрашена в один из шести цветов: красный, оранжевый, белый, жёлтый, синий, зелёный.
Тридцатилетний Эрно Рубик в 1974 году еще не знал о том, что через несколько лет станет первым официальным миллионером. Задумав изготовить учебное пособие для своих студентов, он не подозревал, что тем самым потрясет мир. Знаменитый Кубик Рубика должен был объяснять непонятливым студентам основы математической теории групп. В те дни Эрно Рубик преподавал промышленный дизайн и архитектуру на факультете интерьерного дизайна будапештской Академии прикладных искусств и ремесел.
История создания Кубика Рубика не может быть рассказана в двух словах. Даже проект кубика созревал несколько лет. Первоначальная идея игрушки из 27 связанных между собой разноцветных кубиков, т.е. конструкции со 156 цветными гранями, упростилась до набора из 26 маленьких кубиков с 54 внешними гранями. Вместо внутреннего кубика разместился хитроумный скрепляющий механизм.
Тестировщиками стали друзья и студенты Рубика. Кстати, даже сам Эрно сначала не знал как собрать Кубик Рубика и в первый раз занимался сборкой в течение месяца.
В 1975 году возникла идея получить патент на изобретение, что и было реализовано, а вот первая промышленная партия вышла только в конце 1977 года. Изготовили первые кубики в маленьком будапештском кооперативе к Рождеству 1978 года и назвали их «Волшебными кубиками». Несколько штук из той партии попали и в СССР.
Может быть на этом история создания Кубика Рубика и закончилась, но добрые высшие силы не позволили пропасть чудесному изобретению и привлекли к участию Тибора Лакзи. Тибор Лакзи жил в Германии, но был венгерского происхождения, поэтому часто наведывался в Будапешт. Во время одной из своих поездок в кафе он увидел забавную головоломку в руках у официанта. Лакзи увлекался математикой и при этом был компьютерным предпринимателем, видимо поэтому он смог оценить перспективы кубика и связался с его изобретателем. К продвижению занимательной головоломки привлекли Тома Кремера – удачливого изобретателя игр, который основал компанию Seven Towns Ltd.
У вновь образованного трио дело пошло гораздо лучше и в 1980 году мир узнал Кубик Рубика, который теперь именовался именно так. Лицензию на производство Кубика Рубика купила компания Ideal Toy Corporation и сделала первый заказ на миллион экземпляров. Заказ в тот год пришлось повторить 100 раз, при этом подделок было выпущено еще больше.
В Европе лицензионный Кубик Рубика появился в мае 1980 года, а в СССР в массовую продажу поступил в 1981 году. Некоторые источники утверждают, что права на выпуск игрушки Советский Союз купил за 3 миллиона долларов. В первые годы в СССР Кубик Рубика «доставали из под полы» и по рекомендации от «Иван Иваныча». В розничной торговле часто выдавали не больше двух штук в одни руки, поэтому люди занимали очередь по несколько раз, ведь кубик надо было иметь в своей семье, подарить «нужным» людям и т.д. Доходило до смешного – лицензионными кубиками давали взятки чиновникам. А в некоторых странах даже в ресторанах в обязательную сервировку стола рядом с солонкой входил Кубик Рубика.
Секрет Второй.
Я долго всматривался внутрь кубика, но никак не мог определить как он вращается. Тогда мне пришлось воспользоваться отвёрткой. Внутри у кубика имеется сердцевина к которой крепятся детали кубика. Приложение 1.
Ранее сбором игрушки увлекался каждый десятый житель цивилизованных стран. Здесь не было ограничений по возрасту, образованию, социальному статусу, половой и национальной принадлежности. Играли все и везде. Кулик Рубика стал одним из самых ожидаемых подарков на День Рождения и Новый Год. Стали возникать сначала стихийные, а затем официальные соревнования по сбору. Появились первые чемпионы.
Как собрать Кубик Рубика интересовало даже тех, у кого его не было. Кстати, в 1982 году в журнале «Юный Техник» вышла статья с иллюстрациями и чертежами, детально объясняющая, как изготовить Кубик Рубика самостоятельно.
В СССР в прессе сначала появились критические статьи на тему буржуазного и убивающего время «кубизма», но они быстро иссякли. То ли сильные мира сего отдали свои веские распоряжения, то ли злопыхатели были заражены вирусом Кубика Рубика, но вскоре в уважаемом и значимом в те времена журнале «Наука и жизнь» рядом со статьей о достижениях в космосе разместили статью «Как собрать Кубик Рубика». Это стало новым толчком к популяризации и теперь мантры типа ПВ2ФП2Ф1П1В1Ф1В2ФП раздавались повсеместно без стеснения. А означали они – вправо, вверх 2 раза, вперед (фронт) и т.д.
Чтобы народ, не сумевший собрать Кубик Рубика не уходил в запой, а как то выпускал свой гнев, специально продавались пластмассовые топорики для уничтожения «не собирающихся» кубиков.
Секрет Третий.
Давайте познакомимся с правилами сборки кубика Рубика. На первый взгляд это сложно, но попробовав собрать одну сторону,вы без труда соберёте все разноцветные стороны.
Из центральных и рёберных кубиков с внутренней стороны вырезан фрагмент таким образом, что получается полость в виде объединения трёх цилиндров. Помимо этого, на рёберных и угловых кубиках имеются выступы особой формы. Эти выступы образуют фрагмент цилиндра, плотно входящий в полость. Благодаря такой конструкции, грани
кубика свободно крутятся.
Надо изучить язык вращений.
Язык вращений необходим для того, чтобы как-то объяснить на бумаге движения граней кубика, и одновременно сделать запись как можно более краткой и четкой. Этот язык устроен очень просто, через пару минут вы уже будете знать его и уметь "читать" на нем алгоритмы. Значит, так. Вот мы держим кубик перед собой. У кубика 6 сторон. Назовем каждую сторону своей буквой.
В центре конструкции вместо «невидимого кубика» находится трёхмерная крестовина, на которой свободно вращаются центральные кубики. Все остальные кубики держатся друг за друга, входя выступами в вышеуказанную выемку.
Поворот стороны ПО часовой стрелке шифруется просто как буква, обозначающая эту сторону.
Например, П – поворот правой для вас грани кубика по часовой стрелке.
Поворот стороны ПРОТИВ часовой стрелки шифруется как буква, обозначающая эту сторону плюс штрих.
П’ - поворот правой для вас грани кубика против часовой стрелки
Ф - фронтальная (передняя) сторона
В - верхняя сторона
Н - нижняя сторона
Л - левая сторона
П - правая сторона
З - задняя сторона
«Число Бога»
Алгоритм, собирающий кубик Рубика за минимальное число ходов, традиционно называется «алгоритмом Бога». Максимальное возможное число ходов, которое такой алгоритм может сделать, называется «числом Бога». Долгое время о числе Бога были известны только нижние и верхние оценки. Однако последний анонсированный (хотя и не проверенный) результат утверждает, что число Бога равно 20. Простого описания «алгоритма Бога» при этом по-прежнему не найдено, оптимальная сборка кубика осуществляется с помощью трудоёмких вычислений.
Дополнительные модификации Кубика Рубика.
Семья этой головоломки очень большая.
1 Экватор - очень редкая и одна из самых дорогих головоломок
2 Пирамидка известная механическая головоломка с 4-мя сторонами разного цвета. Цель — собрать все элементы одного цвета на одной стороне. Пирамидка представляет собой геометрическое тело тетраэдр.
3 Двойной мезон Кубика Рубика 2х2х2. Изготовлен из двух оригинальных кубиков. Каждая грань игрушки должна иметь свой цвет, только тогда головоломка считается собранной.
4 Мегаминск Это головоломка в форме додекаэдра, похожая на кубика Рубика.
Головоломка состоит из 50 движущихся частей, тогда как в кубике их всего 20.
5 Кубик Судоку Для решения головоломки нужно, как и ранее, привести грани в такое положение, чтобы цифры на них шли по порядку от 1 до 9. Конечно, особого новаторства в этом нет, но, согласитесь, идея неплоха.
6 Зеркальный куб - Головоломка которая выглядит очень страшно, но собирается абсолютно так же как и кубик Рубика 3х3х3.
Механизм головоломки, такой же как и у 3х3х3, просто что у обычного 3х3х3 все детали одинакового размера, но разного цвета, а здесь же наоборот. Цвет один, а размер деталей разный.
Когда я принёс кубик Рубика в класс, ребята тоже заинтересовались им. Мы решили устроить классное соревнование по сборке кубика. Также они принесли разные головоломки.
Работая над данной темой, я узнал, что в мире проводятся Чемпионаты по сборке кубика Рубика.
В Будапеште в 1982 году прошел первый официальный чемпионат мира по собиранию Кубика Рубика с участием представителей 19 стран, которые победили в своих национальных чемпионатах. Победил Минх Тхай – 16-летний студент из Лос-Анджелеса, показавший результат 22,95 секунды. При этом ходили слухи о героях, собиравших Кубик Рубика за 10 секунд. В наши дни последний мировой рекорд сборки традиционного кубика – 7,08 секунд, который продемонстрировал голландский подросток Эрик Аккерсдийк. Кстати, Эрик является чемпионом по сборке всех видов Кубиков Рубика от 2х2х2 до 5х5х5.
Нынешний рекорд скоростной сборки кубика был установлен 25 июня 2011 года на соревнованиях в Мельбурне Феликсом Земдегсом: он собрал кубик в форм-факторе 3×3×3 за 5,66 секунды.
Предшествующие рекорды в 7,08 и 8,72 секунд принадлежали соответственно голландцу Эрику Аккерсдейку и японцу Ю. Накадзиме.
Чемпионом мира 2009 года стал Брендан Волланс из Великобритании, показавший в финале чемпионата среднее время 10,74 секунды.
В октябре 2011 года робот CubeStormer II, специально собранный из 4 наборов конструктора Lego Mindstorms, побил рекорд человека и собрал кубик за 5,53 секунды.
Сейчас такой спорт называется СПИДКУБИНГ, а спортсмены СПИДКУБЕРЫ. Один из российских спидкуберов-победителей Чемпионата мира россиянин Рябко Сергей из города Обнинска.
2-3 марта состоятся соревнования спидкуберов в г.Екатеринбурге. Я бы хотел их посетить.
Кубик Рубика награжден венгерским национальным призом за лучшее изобретение, неоднократно выигрывал конкурсы на лучшую игрушку в Германии, Франции, Великобритании и США. С 1981 года кубик в экспозиции MOMA (Нью-Йоркского музея современного искусства). В 1988 году основан Международный фонд Рубика, который поддерживает молодых изобретателей.
Интересные факты.
- Эрнё сначала не знал, как собрать Кубик Рубика и в первый раз занимался сборкой в течение месяца.
- Число всех достижимых различных состояний кубика Рубика 3x3x3 с учётом различных положений центральных квадратов равно 88 580 102 706 155 225 088 000 состояний.(88 секстиллионов 580 квинтиллионов 102 квадриллиона 706 триллионов 155 миллиардов 225 миллионов 088 тысяч)
- Житель Финляндии Ансси Ванхала собрал кубик Рубика ногами за 36,72 секунды.
- В 1980 году, когда головоломка была максимально популярной, её крутил каждый пятый из жителей нашей планеты.
- На YouTube можно найти почти 40 тысяч видео – роликов так или иначе связанных с этой головоломкой.
- В медицине появился новый термин - синдром Рубика: от непрерывной многочасовой игры у людей сводило запястья, болели суставы. Те, кому так и не удалось собрать головоломку, прозвали её венгерским кошмаром.
- Кубик Рубика — лидер по количеству продаж среди игрушек : за все время было продано 350 млн кубиков Рубика. Если сложить все проданные кубики в ряд, то длина этой полосы протянется от северного полюса до южного.
Работая над темой, я сделал много интересных открытий для себя.
Я достиг поставленной перед собой цели.
Я научился собирать Кубик Рубика и с каждым днем время сборки становится все меньше. Надеюсь, это умение поможет мне развить мой мозг.
Я могу помочь тем, кто ещё не овладел правилами сборки, но очень хочет научиться собирать кубик.
Я познакомился с историей создания Кубика Рубика и узнал немало интересных фактов.
Список источников информации
- В. Дубровский, А. Калинин Новости кубологии // Квант. — 1992. — № 1 — С. 52-56.
- М. Мыльников Всем кубикам кубик // Юный техник. — 198 — № 7.
- Источники Интернет-ресурса:
- www.igrology.ru
- www.playlab.ru
- www.rubiks.by
- www.rucube.ru
- www.kubik-rubika.narod.ru
- cubemir.narod.ru wikipedia.org
- https://ru.m.wikipedia.org/
- https://thclips.com/
- http://vperyod.ru/id9918.htm
- https://cubingtime.com/competitions
- http://megacuber.com/
- http://www.bolshoyvopros.ru/
- https://speedcubing.ru/comps
