Мы уже сняли ролики «Кольцевой фонтан» и «Осенняя монета» по мотивам задач Международного турнира юных физиков 2026 года, и сегодня настала очередь забавной физической игрушки Флипо-Флип — её движение надо исследовать в одноимённой задаче. Сама игрушка представляет собой квадратную металлическую пластинку со скруглёнными углами и рёбрами, причём толщина пластинки увеличивается от краёв к центру. Если поставить такой квадратик на наклонную плоскость и подтолкнуть, он перекатывается раз за разом и не падает. На скоростной съёмке хорошо видны две основные фазы его движения: быстрое перекатывание на выпуклой боковой грани и проворачивание на ребре с замедлением наверху.

Когда игрушка встаёт на ребро, она обладает заметной потенциальной энергией, а её кинетическая энергия невелика. Потом она перекатывается на ребре, при этом расстояние от мгновенной оси вращения до центра масс примерно равно половине стороны квадрата, и в этой фазе потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая энергия увеличивается. Затем режим качения резко изменяется — игрушка перекатывается на выпуклой боковой грани. Расстояние от мгновенной оси вращения до центра масс теперь гораздо меньше, момент инерции тоже уменьшается, поэтому по закону сохранения момента импульса угловая скорость вращения увеличивается. А дальше игрушка снова поднимается, перекатываясь на ребре.

Если запустить Флипо-Флип на горизонтальном столе или с малым углом наклона, он останавливается, сделав несколько оборотов, из-за потерь на трение. А если угол наклона сделать значительным, игрушка быстро ускоряется, в какой-то момент подпрыгивает, падает плашмя, теряет при ударе большую часть своей энергии и останавливается. Получается, что есть три режима движения игрушки: с малыми углами наклона, слишком большими углами и промежуточными, когда вращение устойчиво воспроизводится. А ещё движение зависит от сцепления с поверхностью, поэтому в этой задаче есть, что исследовать!