Проект кубик Рубика

Муниципальное общеобразовательное учреждение гимназия №9

Проект  «Кубик  Рубика»

Авторы: учащиеся 8 А класса

                             Царегородцев Роман

                             Ковригин Влидимир

Руководитель: учитель

математики Рафикова Г.М. 

Комсомольск-на-Амуре

2012год

Цель:

1.Повысить интерес к головоломкам.

2.Показать, что головоломки развивают логику и интеллект.

Содержание:

1. История создания кубика Рубика.
2. Механизм работы.
3. Язык вращений.
4. Число Бога.
5. Основные модификации кубика Рубика.
6. Дополнительные модификации кубика Рубика.
7. Рекорды.
8. Интересные факты.
9. Литература.

Работа задумывалась как небольшой яркий информационный проект о кубике Рубика, о популярности этой головоломки и истории ее появления, но затем появилась необходимость добавить практическую часть - алгоритм сборки кубика. Полученный продукт может быть полезен всем желающим научиться собирать кубик Рубика тем, кто держит его в руках первый раз, а также может быть использован для проведения мастер-классов для учащихся (и не только) любого возраста.

1. История Создания Кубика Рубика.

Тридцатилетний Эрно Рубик в 1974 году еще не знал о том, что через несколько лет станет первым официальным миллионером Восточного Блока. 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.

       В те годы 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.

       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 чемпионов по сборке всех видов Кубиков Рубика от 2х2х2 до 5х5х5.

       Это было время пика популярности. Затем производители ощутили падение спроса, но здесь повлияло то, что в какой-то момент было изготовлено слишком много экземпляров кубиков, поэтому они уже были у всех. Производить Кубики Рубика практически перестали, поэтому в магазинах распродавались остатки и с 1983 года их было уже непросто найти на прилавках.

       В 1985 году английская фирма Тома Кремера Seven Towns выкупила права на Кубик Рубика и возобновила его производство к 1991 году. Вторая волна «пришествия» Кубика Рубика накатила в 1996 году, когда в США были проданы 300 тысяч экземпляров.

       Для справки: 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.

2. Механизм работы.

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.

3. 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

4. «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.

5. Дополнительные модификации кубика Рубика.

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.

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. 

6. Интересные факты

1. Эрно сначала не знал как собрать Кубик Рубика и в первый раз занимался сборкой в течение месяца.
2. 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)
3.  Житель Финляндии Ансси Ванхала собрал кубик Рубика ногами за 36,72 секунды.
4. В 1980 году, когда головоломка была максимально популярной, её крутил каждый пятый из жителей нашей планеты.
5. На YouTube можно найти почти 40 тысяч видео – роликов так или иначе связанных с этой головоломкой.
6. 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 венерским кошмаром.
7. 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.