Что внутри кубика рубика
Как устроен кубик Рубика
Ку́бик Ру́бика это не только игрушка, но и сложно устроенная головоломка, которая была изобретена в 1974 году преподавателем архитектуры из Венгрии Эрнё Рубиком.
Внешний вид кубика Рубика
Кубик Рубика – это объёмная головоломка, представляющая собой стереотипный механизм в виде пластмассового куба, размером 3 на 3 квадрата. Каждая из 6 граней, состоит из девяти квадратов (всего в головоломке 54 квадрата) и имеет свой отдельный цвет.
Классические цвета кубика Рубика:
Расположены грани следующим образом:
Поворачивая грани можно менять положение квадратов кубика.
Число всех возможных положений граней у кубика 3×3 (8! × 38−1) × (12! × 212−1)/2 = 43 252 003 274 489 856 000.
Собрать кубик Рубика — значит путем поворота граней куба, добиться того что бы каждая сторона состояла из граней одного цвета.
Устройство кубика Рубика
Различают три основных элемента кубика Рубика.
Центральный (центральные сегменты, или центра).
Центральных сегментов 6 штук и находятся они по одному в центре граней большого куба. Они вращаются, но находятся всегда в центре. Они окрашены только с одной стороны, с которой видны.
Все центральные кубики связаны между собой тремя осями. Каждая пара противоположно расположенных центральных кубиков вращается только вокруг одной своей оси.Центра-это единственная составляющая, которая не может перемещаться, т.е. центральные кубики нельзя сдвинуть с места.
Центральные сегменты определяют исходный цвет соответствующей грани. Если на данной стороне центральный кубик белый, значит, это будущая белая грань.
Именно когда грань будет белой, тогда вы правильно составите кубик. Все остальные элементы мы собираем именно вокруг центров.
Угловой (угловые сегменты или углы).
Квадратов такого типа 8. Все они имеют разные цвета. Располагаются восемь маленьких угловых сегментов на углах большого куба и окрашены одновременно тремя разными цветами.
Ребра или бортовые кубики.
Бортовых кубиков 12, и они соединяют центра. По расположению они находятся между угловыми сегментами. Окрашены с двух видимых сторон.
Всего в кубике Рубика 26 маленьких кубиков. Ребра и углы представляют 20 подвижных частей кубика Рубика. Чтобы понять, в чем состоит принцип сборки головоломки, нужно знать как 12 ребер и 8 угловых сегментов могут перемещаться.
Варианты внутреннего механизма кубика Рубика
Существует несколько вариантов внутреннего механизма:
Классический.
Кубик Рубика состоит из 26 маленьких кубиков и трёхмерной крестовины, скрытой внутри него. Основа куба- жесткий каркас: трёхмерная крестовина, которая находится в центре конструкции и на ней вращаются 6 центральных кубиков, прикрепленные к тонким осям креста на винтах. Они могут вращаться вместе с гранью, которая перемещается заодно с центральным кубиком данной грани.
Пружинка, одетая на тонкий конец креста, позволяет оттягивать при повороте поворачиваемый слой кубиков.
26 кубиков только условно называются кубиками, потому что все они имеют разные шипы, выпуклости и выемки, благодаря которым они держатся друг за друга и перемещаются.
В центральных и рёберных кубиках с внутренней стороны сделаны вырезки таким образом, что получается полость в виде объединения трёх цилиндров. Кроме этого, на рёберных и угловых кубиках имеются выпуклости разной формы. Они образуют фрагмент цилиндра, который плотно входит в упомянутую выше полость. С помощью такой конструкции грани кубика свободно вращаются С внутренних сторон центральные, средние и угловые кубики имеют различные вырезы.
Так выглядит внутренняя сторона грани куба, снятая с креста
Вид кубика, с которого снята одна грань
Усовершенствованный механизм кубика в виде сферы.
В таком кубике внутренний механизм выполнен в виде шара.Кубик крутится более плавно, мягче и при этом точнее. Благодаря новому механизму, теперь кубик Рубика «режет углы». Это означает, что даже если в процессе сборки какая-то из сторон кубика оказалась, не повернута до конца, то поворот другой стороны, пересекающей эту, довернет сторону.
Скоростной Кубик Рубика
Скоростной кубик Рубика 3×3 используется для профессиональной сборки. С каждым годом улучшается внешний вид кубика и совершенствуется внутренний механизм.
Например, в Кубик Рубика 3х3 GAN 356 AIR SM (SuperSpeed Magneto), для улучшения скольжения и смазки внутренняя поверхность выполнена в виде пчелиных сот.
А у всех кубиков бренда GAN линейки GAN356 Air центра выполнены круглыми.
У кубика Рубика 3х3 QiYi MoFangGe Valk3 PowerM на внутренней поверхности выполнены специальные направляющие рельсы
Новинкой последних моделей профессиональных кубиков Рубика является использование предустановленных магнитов в углах кубика, для увеличения контроля и доворачивания граней при сборке.
Устройство кубика-рубика
Дата: 2013-02-15 Редактор: Загуменный Владислав
Кубик Рубика состоит из 26 маленьких кубиков и креста, скрытого внутри него.
Основа куба — крест, к тонким осям которого прикреплены на винтах 6 центральных кубиков.
26 кубиков назвать кубиками можно лишь условно, все они имеют разные выемки и шипы.
Шесть центральных кубиков находятся в центре граней большого куба. Они окрашены только с одной стороны, с которой видны. Все центральные кубики связаны между собой тремя осями, и каждая пара противоположных центральных кубиков может вращаться только вокруг одной своей оси.
Восемь маленьких угловых кубиков находятся на углах большого куба и окрашены с трех сторон. Остальные двенадцать маленьких «бортовых» кубиков расположены на середине ребер большого куба, их тоже достаточно окрасить только с двух видимых сторон.
С внутренних сторон центральные, средние и угловые кубики имеют различные вырезы.
Центральные кубики крепятся на внутреннем кресте. Пружинка, одетая на тонкий конец креста, позволяет оттягивать при повороте поворачиваемый слой кубиков.
Так выглядит внутренняя сторона грани куба, снятой с креста.
Вид кубика, с которого сняты одна грань и один средний кубик.
Выберите достойную оценку заметке:
Устройство кубика Рубика
Как устроен кубик Рубика, как он вращается и не разваливается? Техническое устройство и состав деталей и цветов. Читайте об этом далее.
Продолжим рассказывать про кубик Рубика:
Обязательно подписывайтесь на новости блога, поддерживайте блог и получайте бонусы, скидки и промокоды и делитесь ссылками с социальных сетях! Тогда эти наши статьи увидит больше людей, а также поисковики! Да, да! Поисковые роботы Яндекса и Google очень любят, когда есть ссылки в социальных сетях. Тогда они скорее покажут эту статью в поиске для тех, кто её действительно ищет. Так что копируйте адрес и делитесь с друзьями!
Из чего состоит кубик Рубика?
Кубик Рубика состоит из 54 цветных наклеек на своих деталях. Всего 6 сторон и шесть цветов. По 9 наклеек на каждую сторону. Каждая сторона – квадрат с наклейками 3х3.
Плоскости куба вращаются вокруг 3 внутренних осей. Цвета классического кубика следующие (указаны противоположные цвета): красный — оранжевый, белый — жёлтый, синий — зелёный.
Элементы кубика разделяются на три типа
Шесть центральных элементов образуют 3D крест, который удерживает все остальные элементы вместе.
Таким образом, кубик Рубика состоит из 26 механических элементов, несущих 54 цветных наклейки на своих поверхностях. На рисунке далее я подписал эти элементы.
Некоторые кубики для скоростной сборки имеют также дополнительно установленные магниты. Эти магниты помогают кубику резать углы и докручиваться самостоятельно. По большому счету, хороший кубик даже без магнитов вращается с минимумом усилий и хорошо режет углы. Поэтому стоит ли ставить магниты, решать каждому самостоятельно. Для начала освоения головоломки и методов сборки в этом нет необходимости.
Читайте в следующих статьях: какие есть термины и обозначения для схем сборки и вращения, обзор методов сборки кубика Рубика, знакомство с методами сборки кубика Рубика для начинающих
Спасибо, что прочитали статью до конца!
Делитесь на наших страницах в социальных сетях своими отзывами и комментариями! Подписывайтесь на наши новости и добавляйте сайт в закладки! Каждому подписавшемуся дарим бонус на почту: подробные туристические маршруты по городам Калининградской области, скидки и промокоды! И просто будет много интересного и полезного!
Как устроен кубик Рубика: сравнение всех известных механизмов
Многие из нас хотя бы раз держали в руках творение Эрне Рубика. И не исключено, что большинство любителей данной головоломки задавались вопросом, собственно, как устроен кубик Рубика?
В рамках данной статьи мы попробуем проиллюстрировать основные виды устройств кубика Рубика и начнем, пожалуй, с самого наименьшего куба – 2х2. Данный куб собирается очень легко, так как имеет всего две формулы сборки. Следовательно, внутреннее устройство у него тоже примитивное.
На сегодня существует два вида механизмов у кубиков Рубика 2х2: традиционный и усовершенствованный. Первым, как вы уже догадались, пользуется компания Rubik’sStudio. Данный механизм лежит в основе всех бюджетных кубиков Рубика 2х2.
Кубики Rubik’sStudio Традиционный механизм и усовершенствованный
Последнее время Rubik’sStudio постепенно переходит на более усовершенствованный механизм. Внешне он напоминает сферу, такие устройства используется на скоростных кубах, таких как QiYi или ShengShou.
Особый механизм у цветных кубиков 2х2 китайской компании QiYi
Разобрать на запчасти и собрать кубик Рубика 2х2 обратно сможет даже начинающий – здесь нет ничего сложного, поэтому если вам интересно заглянуть внутрь, смело берите отвертку и вперед. Правда, такой кубик Рубика купить можно только в Интернете, в киосках его нет.
Далее идут наиболее распространенные среди любителей кубы 3х3. Именно такого размера был первый кубик Эрне Рубика изобретенный в 1974 году. Здесь существует сразу несколько вариантов внутреннего механизма: классический, в виде крестовины, усовершенствованный, в виде сферы и скоростной.
Традиционная крестовина (справа вверху), усовершенствованный механизм Rubik’s Studio в виде сферы и устройство скоростного кубика 3х3 (внизу слева)
Неофициальный рекорд по сборке классического кубика Рубика 3х3 принадлежит Феликсу Земдегсу и составляет 4,21 секунды. Разобрать такой кубик также не сложно, а вот с обратной его сборкой у неопытных могут возникнуть проблемы, особенно если это скоростной кубик со сложным механизмом. Кстати, вот схема примитивного классического механизма, как видите, все просто:
Обычно механизм кубиков Рубика 3х3 выглядит так
Далее по размерам идут кубики Рубика 4х4. Их внутренний механизм существенно отличается от двух предыдущих кубов. Профессионалам известно, что конструкция механизмов четных кубов очень сложна. Четные кубы (4х4, 6х6, 8х8 и т.д.) имеют ряд свойственных им недостатков: клик механизмы не возможно отрегулировать, из-за этого у них получается тугой ход. Но все эти недостатки можно простить благодаря интересным задачам, которые стоят перед любителем такого куба: сборка четных кубов имеет другие формулы, нежели их нечетные братья.
Внутренний «мир» кубов 4х4 выглядит довольно фантастично
Разбирать такой куб без особой надобности начинающим не рекомендуется: потом придется долго искать схемы, как его собрать обратно.
Следующими идут кубы 5х5. На фото ниже мы видим два разных механизма: традиционный, который использует венгерская компания Rubik’s Studio и более сложный, используемый в скоростных моделях.
Механизм куба 5х5 от Rubik’s Studio в сравнении со скоростным кубом
Следующими идут четные кубы 6х6. Здесь мы уже не встретим товары Rubik’s Studio, зато можем полюбоваться сложным механизмом других кубов. Например, куб ShengShou 6х6 имеет свой уникальный механизм, который не заедает и не клинит. Он имеет очень мягкий ход и с легкостью срезает углы:
Скоростной кубик ShengShou 6х6
Кубы размерами 7х7 и больше имеют схожие механизмы, которые обычному любителю могут показаться «темным лесом». Чего только стоит механизм MoYu AoFu 7×7, который в основе тоже имеет крестовину:
Скоростной куб MoYu AoFu 7×7
Кстати, из-за того, что куб имеет длину всего в 77 мм его форму пришлось сделать немного сферической. Кубы 7х7 большего размера могут быть в классическом квадратном варианте. Чтобы смазать такой куб, его не обязательно разбирать – достаточно «пшикнуть» масло между отверстий.
Так как остальные кубы от 8х8 и выше имеют схожие механизмы, предлагаем рассмотреть устройство куба 11х11:
Неужели есть люди, которые могут собрать такой куб обратно?
На сборку разобранного куба таких размеров придется потратить целый день. И это только в том случае, если вы досконально знаете его устройство. Кстати, кубы 11х11 не самые большие в мире!
В 2011 году дизайнер головоломок Оскар Ван Девентер создал самый большой кубик Рубика в мире – 17х17. Куб состоит из 1734 цветных клеток и имеет сложнейший механизм!
Весь прикол в том, что нашелся желающий собрать этот кубик Рубика. Им оказался британский парень Кеннет Брэндон, который одолжил эту головоломку у знакомого, включил свою видеокамеру и начал записывать процесс сборки от начала и до конца. Всего на решение такой головоломки у Кеннета ушло около восьми с половиной часов.
Возможно, Кеннет Брэндон установил мировой рекорд по сборке авторского кубика 17х17. Но, а всем остальным мы бы посоветовали начинать с головоломок попроще.
Понять кубик Рубика
Легко отличить автора гениальной идеи от того, кто её всего лишь понял и пересказал, ведь истинный автор знает предысторию, может показать предшествующие этапы понимания, чувствует границы применимости и особенности.
То же самое со сборкой этой головоломки: миллионы людей умеют делать это по формулам, но сколько из них понимают, что делают? А ведь начать чувствовать кубик Рубика не так сложно!
Но сперва давайте договоримся, зачем нам такая головоломка нужна и чем полезна. Вы же уже слышали шутки про то, что кубик Эрно Рубика – штука многогранная? А видите параллели между кубиком Рубика, шахматами и, например, пианино или гитарой?
Сейчас разберёмся вместе. Но сперва несколько оговорок:
Во-первых, даже если использовать кубик Рубика «неправильно» (например, просто научиться применять какие-то формулы), то далеко не факт, что это плохо. Даже занятия ментальной арифметикой какому-то небольшому проценту детей могут быть полезны, а уж потренировать память и прочую ловкость кистей сборкой кубика почти наверняка не вредно.
Во-вторых, далеко не всем людям, которые в остальных случаях заинтересованы в познании и «расковыривании» мира, именно эта головоломка может дать те самые эндорфины, благодаря которым процесс пойдёт задорно и с удовольствием. Если вам не пошло, то, полагаю, надо просто брать что-то другое, а не пересиливать себя.
И в-третьих, поясню всё же про сходство с пианино и гитарой. Человек, «научившийся» собирать кубик по нескольким формулам, подобен очень начинающему музыканту, освоившему четыре простых аккорда на гитаре или «Собачий вальс» на пианино. Да, уже звучит неплохо и может быть привлекательно для противоположного пола, но всё же это далековато от пользы для развития интеллекта, о которой мы здесь, оказывается, собрались говорить.
Какие же грани пользы даёт нам кубик Рубика?
учит быстро принимать решения;
тренирует сосредоточенность даже в условиях спешки;
развивает память, логику и мелкую моторику пальцев;
повышает способность концентрироваться;
улучшает скорость реакции;
Не все из этих пунктов одинаково «прокачиваются» при освоении музыкальных инструментов, но в музыке есть много другого хорошего, так что не будем спорить, что лучше, а перейдём к делу – начнём чувствовать и понимать кубик. Перечислю три ветки «прокачки», прекрасно помня, что есть и другие хорошие подходы, а также совершенно не настаивая на необходимости доходить до любого из перечисленных ниже методов быстрой сборки:
Собрать одну грань, не обращая внимания на другие → Собрать одну грань, согласовав её с центрами четырёх соседних граней → Аналитический F2L для завершения сборки первых двух слоёв → Аналитическая сборка третьего слоя → … → вероятен переход к методу CFOP (Fridrich).
Расставить правильно все 8 углов (т.е. решить кубик 2х2х2) → Добавить к ним 4 рёберных кубика из любой центральной грани → Расставить оставшиеся 8 рёберных кубиков → Расставить центры → … → возможен переход к методу ROUX.
Собрать правильно блок 2х2х2 (т.е. выбрать один угол и правильно расположить рядом с ним его соседей) → Расширить его до блока 2х2х3 → … → вероятен переход к методу PETRUS.
Сейчас мы перейдём к деталям, но сперва обращу ваше внимание на то, что обычно хорошим является тот способ исследования кубика, который нравится обучающемуся. Другими словами, рассуждения вида «многие рекорды поставлены методом Джессики Фридрих, поэтому пойду по первому пути» могут помешать, так как тут важнее сконцентрироваться на предпочтениях своего мозга. Наша цель – сперва начать лучше чувствовать кубик, а уже потом решать, хочется ли вообще собирать его быстро.
Иногда бывает удобно, если рядом есть источник собранных кубиков, поскольку это даёт возможность легче проводить эксперименты. Если умеющий восстанавливать кубики человек найдёт время, чтобы поддержать исследовательский порыв обучающегося, то будет здорово. Но даже и без этого всё работает хорошо.
Играем с кубиком
Всё, хватит текста, наконец-то переходим к картинкам. Предлагаю смотреть на кубик сверху большим глазом. Так нам всегда видно пять граней, что очень удобно.
На этой картинке показано, как можно обозначить сборку одной грани. Здесь зелёным отмечены более-менее правильно стоящие элементы, а белым те, которые пока можно игнорировать. Многие начинают знакомиться с кубиком именно с этого, замечали? Кто-то может воскликнуть, что это глупо и неправильно, но я не соглашусь: если мы хотим понять кубик, то даже такое упражнение имеет смысл. А тем, кто интересуется путными подходами к обучению, могу ещё порекомендовать книги Жени Кац (у неё для детей прекрасные рабочие тетради, но и для учителей/родителей тоже всё отлично).
Пройдя этот этап, исследователь может внезапно обнаружить шесть центральных элементов, которые друг относительно друга перемещаться не могут. А это означает, что надо не их согласовать с собранной гранью, а наоборот – научиться собирать первую грань, согласуя её с центрами. Немного повозившись, мы приходим к следующему прорыву:
Да, у нас наконец-то полноценно собран первый слой, причём он согласуется с центральными элементами второго слоя (можно даже сказать, что половина второго слоя тоже собрана). Осталось совсем чуть-чуть, да? И вот тут многим начинают мешать раньше времени поставленные угловые элементы, ведь придумать способ собрать второй слой кубика Рубика с ними оказывается сложнее, чем без них.
Шаг назад, два вперёд
Да, это то, что я предлагаю сделать – откатиться назад. Сейчас нам нужен только собранный «согласованный крест». Опытные люди уже давно хотели это предложить, верно?
Удаление уголков выглядит странно? Возможно, да. Но это не более странно, чем одновременно смотреть на пять граней кубика гигантским глазом, а ведь именно этим мы занимаемся. Ничего, сейчас я всё объясню. Оказывается, если мы не будем дорожить уголками (а зелёным цветом мы отмечаем не столько то, что собрано, сколько то, что нам жалко разломать), то сможем собирать целые столбики из двух элементов (углового и рёберного). И потом мы эту пару сможем поставить сразу на правильное место, перейдя в следующее радостное состояние (опытные люди его ещё называют XCross):
Тут может возникнуть резонный вопрос, а зачем тогда был нужен предыдущий этап (сборка одной грани), если теперь нам достаточно только одного креста без углов?
Ответ может быть следующим: стремясь собрать целую грань, мы многое поняли про устройство кубика, поэтому теперь чувствуем его лучше. Сейчас нам надо собирать и ставить на место целые пары из углового и рёберного кубика, что предполагает умение ставить угол на место. А ведь именно это умение мы развили, пока учились собирать первую грань. Кстати, потом мы начнём так хорошо чувствовать кубик, что будем собирать «крест» не более, чем за 8 движений. А кто-то потом и XCross станет собирать «сразу».
Как же нащупать этот способ аналитически собрать пару? Тут нужно время и терпение. Мастера запомнили десятки формул для разных начальных расположений элементов пары, но мы-то пока хотим каждую пару собирать «методом пристального взгляда». И это вполне возможно, хоть и потребует усилий.
Если будет совсем тяжело, то имеет смысл по запросам вида «F2L для новичков» подсмотреть идеи, но я бы рекомендовал ограничиваться одной «первой мыслью» из обучающих видео, а не впитывать всю методику сразу (дайте обучающемуся как можно больше шансов «придумать самому», потому что это существенно для глубины понимания). Также ниже есть годное видео про первые шаги в F2L (first-two-layers).
Аналогичным образом удастся поставить и три оставшиеся пары, после чего обычно начинается кризис: как только собраны первые два слоя, их очень жалко ломать. Значит, нужно придумать способ собрать третий слой, не испортив первые два. Как же это сделать?
Это чуть сложнее, чем научиться нащупывать пары и собирать их в столбики на предыдущем этапе. Благо, есть несколько подходов к сборке третьего слоя. Я бы рекомендовал выделить как минимум пять-семь часов чистого времени на самостоятельный поиск решений. Если терпение кончится, то рекомендую второе и третье видео ниже.
От углов к центру
А иногда хочется собирать кубик, не начиная с одной какой-то грани, а расставив сперва все углы. Нередко с этого начинают люди, у которых кроме кубика 3х3х3 есть и другой полезный тренажёр – кубик 2х2х2.
После этого можно идти разными путями, но один из самых популярных – сборка четырёх столбиков (т.е. между восемью углами добавляем четыре рёберных кубика, чтобы получить четыре столба). Делать это можно самыми разными способами, формулы не нужны, а ощущение «на кончиках пальцев» возникает.
Ну а дальше почти столь же естественно расставляются оставшиеся восемь рёберных кубиков, после чего придумать перестановку центральных элементов совсем легко. Если на этом пути будут сложности, то по запросу про «Метод Морозова» должны найтись идеи. Ниже вы можете найти видео с пояснениями.
Зачем всё это?
Выше я старался не давать конкретных формул или методов, а стремился показать способы «покачать» свою способность понимать кубик Рубика. Не собирать, а именно понимать. Ведь брать производную функции может почти любой путёвый первоклассник (там же простейшие преобразования строк – можно быстро научить), но не каждый второкурсник понимает, «что конкретно он только что взял».
Так и здесь: подходы выше направлены на то, чтобы начать чувствовать кубик, а только потом думать про быструю/эффективную/. сборку кубика. Кстати, знаете, чем они отличаются?
Напомню, что есть разные дисциплины:
Сборка кубика на количество действий (очень интересная дисциплина про понимание; как и в шахматных турнирах, есть сложности из-за попыток применять компьютер),
Сборка кубика вслепую (с суровой вариацией «мультиблайнд», в которой мы сперва запоминаем много кубиков, а потом последовательно собираем их, не убирая повязку).
Другими словами, развивать себя даже в контексте кубика Рубика можно в самые разные стороны. А раз так, то выбор этот лучше делать осознанно, чувствуя нюансы снаряда, а не просто так выучивать первые попавшиеся формулы из первого попавшегося видеоролика. Короче, всё как с музыкальными инструментами и теми же шахматами.
Мне в своё время было интересно научиться собирать кубики произвольного размера с открытыми и закрытыми глазами, а вот поиск кратчайшего решения пока не даётся. Могу поделиться неплохим побочным эффектом: дети повторяют за родителями, поэтому тоже осваивают кубики, что скорее хорошо, чем плохо (конечно, главное – не давить, чтобы не вызвать отвращение к любым самостоятельным исследованиям и математике вообще).