Если слегка закрутить предмет, напоминающий лодочку по часовой стрелке, то, покрутившись некоторое время (как волчок), он остановится, а затем неожиданно начнет вращаться в обратную сторону. Всем, кто еще со школьной скамьи запомнил закон сохранения энергии, это может показаться невероятным. Но легко отрицать только то, что нельзя в любой момент продемонстрировать, а эту игрушку каждый может сделать сам. Любопытно наблюдать за теми, кто пытается с ходу объяснить странности в ее поведении. Чаще всего на помощь привлекают магнитное поле, электростатические или аэродинамические силы, наличие внутри особой жидкости и так далее, пока не дойдут до нечистой силы. Хорошо, когда игрушка прозрачна, это исключает такие объяснения, как спрятанный моторчик, гироскоп или хитрые пружинки. Ближе всех к истине бывают рыбаки, наблюдавшие подобное явление при резких поворотах моторных лодок.

История загадочной игрушки не менее таинственна, чем ее поведение. Точные данные отсутствуют, но впервые такой эффект обнаружен у предмета, найденного при раскопках поселений древнего европейского племени кельтов. Рассказывают, что один археолог от нечего делать крутил на своем столе предмет, который числился наконечником кельтской стрелы. Неожиданно он заметил, что тщательно отполированный, но несимметричный камешек по собственному желанию меняет направление вращения. Можно только гадать, знали ли об этом древние кельты, или галлы, как называли их римляне, но теперь тела, обладающие способностью менять направление вращения, называют кельтскими камнями.

Такой камень можно сделать из пластмассы, дерева, металла, гипса или другого материала. Чтобы попробовать, скопируйте форму, показанную на рисунке. Качество модели определяется очень просто — подсчитывают количество оборотов, которые она совершит после изменения направления вращения. Лодочка может сделать до шести оборотов. Для проверки эффекта избирательного вращения лучше не закручивать ее, а слегка ударить сверху по одному концу модели.

В чем же секрет удивительных свойств камня? Попробуйте разобраться самостоятельно, учитывая, что законы сохранения энергии и момента остаются в силе и для игрушек. Обратите внимание, что при закручивании модели против часовой стрелки эффекта реверса не возникает, лодочка ведет себя «нормально», то есть как любой волчок. Секрет кроется в несимметрии камня, незаметной на первый взгляд. Для получения эффекта реверса необходимо выполнить два условия. Первое условие — это особая форма опорной поверхности. Второе условие касается распределения масс. Из курса физики мы знаем, что для каждого тела можно указать ось вращения, относительно которой оно обладает минимальным моментом инерции. Эта ось в кельтских камнях никогда не совпадает с плоскостью малой кривизны, а образует с ней некоторый угол. Когда величина этого угла составляет несколько градусов, несимметрия кельтского камня может быть не видна глазу. От знака угла зависит, по или против часовой стрелки будет крутиться модель после удара по одному из ее концов сверху.

Так  выглядят три проекции кельтской лодочки в натуральную величину

На количество оборотов кельтского камня влияют еще несколько причин, например, трение о точку опоры. Потери энергии на трение должны быть минимальными, но важно, чтобы камень не проскальзывал по опоре. При слишком малом или большом трении эффект реверса не возникнет. Важную роль играет также высота центра масс относительно точки опоры и соотношение моментов инерции относительно главных осей инерции.

Влияющих факторов так много, что в изготовлении кельтских камней пока что искусства больше, чем ремесла. Лучшая конструкция еще не создана, нет ответа и на многие интересные вопросы. Можно ли придумать модель, обладающую неоднократным реверсом, то есть способную после первоначального запуска несколько раз менять направление вращения? Какой должна быть форма камня, чтобы направление вращения зависело от того, по какой точке его ударили сверху? Кельтский камень мог бы служить темой для оригинальных задач по механике. Всех, кому удастся получить новые результаты по кельтскому камню (теоретические или практические), просим оставить комментарий.