Tol (object)

Een tol is een voorwerp dat zonder externe krachten en wrijving kan blijven ronddraaien om een denkbeeldige (primaire) draaiingsas die binnen het voorwerp zelf ligt, terwijl die draaiingsas zelf ook weer kan ronddraaien (secundair) om een meetkundig punt dat op die as ligt.

Dit laatste secundaire ronddraaien wordt wiebelen of nutatie genoemd. Indien deze laatste beweging echter door een externe kracht wordt veroorzaakt wordt het precessie genoemd. De nutatie of de precessie blijken altijd zodanig te zijn dat de primaire draaiingsas in de ruimte een kegelvormige beweging maakt. Voor een verklaring hiervan zie nutatie of precessie.

Een tol in een cardanische ophanging heeft geen nutatie of precessie en kan gebruikt worden als kompas, zie Gyroscoop

Soorten tollen

Draaitol

Een draaitol is een stuk speelgoed, dat door snel ronddraaien op een puntje kan blijven staan, en zo de zwaartekrachtswetten lijkt te schenden. Er zijn verschillende soorten draaitollen: priktollen, zweeftollen en bromtollen.

Bromtol

Een bromtol is een vrij grote draaitol van metaal die draaiend wordt gehouden door het indrukken van een omhoog stekende pen. De zoemende of brommende toon wordt voortgebracht door een intern muzikaal mechanisme.

In de vijftiger jaren van de vorige eeuw was priktollen onder de jeugd erg populair. De houten priktol loopt naar de onderzijde conisch toe, wordt met een touwtje omwonden dat voor de draaiende beweging zorgt als de tol met een bepaalde beweging op de straat wordt geworpen. Het touwtje moet aan het uiteinde worden vastgehouden, waardoor de tol bij het wegwerpen zal afwikkelen en de draaiende beweging ontstaat. Door de gyroscopische werking richt het snel draaiende corpus zich op en zal de tol op de taats (een metalen punt aan de onderkant) blijven draaien. Bij steeds lagere draaisnelheid zal de verticale stand steeds instabieler worden tot de tol uiteindelijk omvalt en geleidelijk tot stilstand komen
In die tijd waren er ook tollen die door er met een klein zweepje tegen aan te slaan draaiend werden gehouden.

Priktol

Een priktol oftewel tol is een speelwerktuig waar vroeger veel mee werd gespeeld. De tol is 7 cm hoog en heeft van onderen een ijzeren punt.

Om de tol wordt vanaf de punt een touwtje gewonden, waarna de tol wordt weggegooid terwijl het touwtje wordt vastgehouden. Hierdoor gaat de tol draaien en blijft het op de ijzeren punt staan zolang het draait. De tol kan vele meters ver weggegooid worden.

Powerball

Een PowerBall is een beschrijvende term voor een "gyro exerciser", een gyroscopisch trainingsapparaat om de spieren van de pols, de arm en de schouders te trainen. Het apparaat wordt verkocht onder meerdere namen, waaronder Dynabee, Gyrotwister, Ironpower, NSD PowerBall of Powerball the original en in verschillende modellen. Er worden ook powerballs verkocht met tellers, dynamo's en leds.

Een "NSD-Powerball" met een elektronische teller,
om te trainen.

Het apparaat bestaat uit een vrij draaiende rotor, binnenin een bol. Door middel van een touw (zoals bij een tol) of met een aanzet van de duim wordt de rotor aan het draaien gebracht. Vervolgens komt het er op aan om de rotor te versnellen door de bol op een bepaalde manier rond te draaien. Net als bij een draaitol, verzet de draaiende rotor zich tegen richtingveranderingen en vertoont hij precessie.

Een PowerBall werkt niet met vaste gewichten, maar de gebruiker verricht arbeid door de Powerball tegen het impulsmoment in te draaien. De snelheid kan oplopen tot meer dan 15 000 omwentelingen per minuut. Er wordt vermeld dat er een kracht van 15 kgf uitgeoefend kan/moet worden op de ball. En er wordt gewaarschuwd voor overbelasting door overmatig gebruik.

In de natuurkunde horen krachten in newton uitgedrukt te worden, en niet in kilogrammen. Bovendien: de inspanning die een gebruiker van een Powerball moet leveren is het krachtig draaien van de ball tegen het impulsmoment van de snel draaiende rotor in. Om dat impulsmoment te veranderen is een moment of ook wel koppel nodig, en dat zou men moeten meten in newtonmeter (Nm). Bij de - door de kampioenen gebruikte - 'Powerball 350Hz Metal' - wordt een moment genoemd van 250 Nm als de rotor op topsnelheid is. Dat komt ongeveer neer op het draaien van een ronde deurknop als aan de andere kant - aan het einde van een deurkruk van 10 centimeter - 250 kg is opgehangen.

Door de juiste polsbeweging krachtig toe te passen kan men tot een groot aantal omwentelingen per minuut komen. De huidige wereldwijde top 5 is:

1. 16317 RPM: Akis Kritsinelis (Griekenland)
2. 15194 RPM: Björn Hjelte (Zweden)
3. 15188 RPM: Mark Chaplin (VS)
4. 15026 RPM: Jaco Snyman (Zuid-Afrika)
5. 14935 RPM: Philippe Joseph (Frankrijk)

Tolbewegingen

Een tol, maar ook een draaiende planeet in een zwaartekrachtveld maakt drie bewegingen:

• R=Rotatie
• P=Precessie
• N=Nutatie

Trivia

Overdrachtelijk wordt de term gebruikt voor een persoon die "met alle winden meewaait" of steeds van mening verandert uit opportunistische redenen.

Zie ook

• Eulerschijf
• gyroscoop
• keertol
• wiebelsteen
• tol (doorverwijzing)

Externe link

• YouTube video van het wereldrecord van Akis Kritsinelis

  Vrije mediabestanden over Powerball op Wikimedia Commons

Patenten

• US patent 3,726,146 (1973) and 5,353,655 (1994) by L.A. Mishler
• US patent 5,800,311 (1998) by P.S.Chuang.