Исследовательская работа "Гармония цветов кубика Рубика"

                             Муниципальное общеобразовательное учреждение

 «Средняя общеобразовательная школа п.Новопушкинское»

 Энгельсского муниципального района Саратовской области

Творческая исследовательская работа

 на тему:

«Гармония цветов кубика Рубика»

                              Автор:

                              Попкова Ксения Геннадьевна

                              Ученица 8 «А» класса

                              Руководитель:

                              Трунина Татьяна Николаевна

СОДЕРЖАНИЕ:

I. Введение………………………………………………..…….. 3.

II. Основная часть……………………………………………...4-9.

1.История создания «Кубика Рубика»

2.Кубик Рубика – что это такое?

3. Разновидности головоломки

4. Алгоритм сборки кубика Рубика

III. Заключение………………………………………….……..10.

IV. Ссылка на источники информации……………….……11.

V. Приложение к работе …………………………………….12.

1. Приложение.

С самого раннего детства меня всегда увлекали логические задачи и головоломки. Я выбрала эту тему потому, что считаю кубик Рубика не просто игрушкой, а серьёзным испытанием для мыслительных способностей и проявлением упорства тех, кто его собирает. Мне подарили его, когда мне было 12 лет, считаю эту вещицу прекрасной игрушкой и хорошим подарком, развивающим память, мелкую моторику и, конечно же, терпение.

Кубик Рубика - это игрушка для ума, увлекательная головоломка.

Актуальность  темы: В век новых технологий интерес к кубику Рубику, игре, которой 47 года, не уменьшается, проводятся чемпионаты Европы и мира по сборке кубика Рубика.

Объект исследования: кубик Рубика.

Цель работы – изучить историю появления и причины популярности головоломки. Изучить алгоритм сборки кубика и заинтересовать ровесников этой логической игрой.

Задачи работы:

 - изучить литературу по данному вопросу;

        - изучить алгоритм сборки кубика Рубика;

 - выступить с данным вопросом перед учащимися своего класса и школы, заинтересовать тех, кто ещё не «заболел» кубиком Рубика.

Методы исследования: 

1) поиск и анализ различных источников информации (литературы, интернет-ресурсов);

2) самостоятельное решение сборки кубика Рубика;

3) провести опрос;

Гипотеза: Если понять и запомнить все алгоритмы сборки Кубика Рубика, то можно развить пространственное мышление, которое так необходимо для более углубленного изучения математике.

            История создания кубика Рубика

            В 1974 году венгерский скульптор и профессор архитектуры Эрнё Рубик, изобретая наглядное пособие по трехмерному предметному моделированию для студентов, получил игрушку «Магический кубик». Рубик пробовал различные материалы — дерево, картон, бумага, наносил на грани цифры и символы, но все-таки отдал предпочтения окрасу сторон в различные цвета. Головоломка прошла успешное испытание на студентах и друзьях изобретателя, а запатентована более чем через год самим изобретателем.

Рис. 1. Эрне Рубик со своим изобретением.

        Головоломка была готова к 1974 и прошла успешное испытание на студентах и друзьях изобретателя, а запатентована более чем через год самим изобретателем. Массовое изготовление началось в конце 1977 года, когда одна из венгерских фирм выпустила под Рождество пробную партию новых головоломок. Игрушка не выходила за пределы страны. К счастью головоломка случайно попалась на глаза предпринимателю Тибору Лакзи, приехавшему на Родину по делам. Он увлекался математикой и взялся за ее коммерческую раскрутку.

Тибор Лакзи: ”Когда я впервые увидел Эрне Рубика и предложил ему немного денег, это было похоже на милостыню. Но я уже знал, что передо мной стоит гений. Мы продадим миллионы головоломок, — сказал я ему.”

       Первые кубики были тяжелы и небезопасны в использовании, их отказывались экспортировать на запад. В 1980 году появилась более легкая и безопасная версия, тогда же кубик сменил имя с магического куба на кубик Рубика. Наконец, в сентябре 1979 года, после пятидневных переговоров, игрушкой удалось заинтересовать компанию Ideal Toy Corporation, крупного производителя игрушек, был подписан контракт на поставку в Америку 1 млн. кубиков.

Считается, что кубик Рубика — лидер среди игрушек по общему количеству продаж: по всему миру было продано порядка 350 млн. кубиков Рубика, как оригинальных, так и различных аналогов. Если их поставить в ряд, то они протянутся почти от полюса до полюса Земли.

В нашей стране кубик пришел «в массы» в 1981 году. По некоторым данным, права на выпуск игрушки обошлись СССР в немыслимую тогда сумму 3 миллиона долларов. Первыми силу головоломки ощутили на себе учителя - целые классы целеустремленно, не выходя на перемены, ожесточенно вертели Кубик.

Школьники собирали его во время уроков под партами. Учителя, отобрав его во время уроков, сами скрипели Кубиком на занятиях, отгородившись от подопечных классным журналом. А потом допоздна засиживались в учительской, пытаясь собрать Кубик. В школах проходили «закрытые» чемпионаты на скорость - находись легендарные личности, которые смогли в первые годы его существования собрать его за одну минуту. Интересно что, у самого Эрно Рубика в первый раз на сборку ушел целый месяц.

В СССР в журнале «Юный техник» № 7 за 1982 год были опубликованы чертежи для самостоятельного изготовления кубика. Они отличались от известной нам конструкции и были специально рассчитаны на компоненты из дерева. В этих чертежах пазы преобладали над выступами. Однако тому, кто захотел бы собрать такой кубик, потребовались бы 27 одинаковых кубиков из бука или липы, латунные кольца, а также воск для смазывания граней.

Стремительное развитие компьютерных игр ощутимо пошатнуло всю индустрию настольных игр и головоломок. Производство кубиков стало все меньше и меньше,поэтому, начиная с 1983 года,кубик стало всё труднее,и затем и вовсе невозможно найти на прилавке магазинов.

Стоит заметить, что в 90-е годы кубик обрел второе дыхание - появился Кубик Рубика для Windows. В Кубик теперь можно поиграть и на компьютере. Но живой, осязаемый, фирменно скрипящий кубик, сегодня все еще большая редкость! Возможно поэтому, несмотря на то, что молодое поколение отдает предпочтение электронным играм, в наши дни Кубика Рубика снова становится бестселлером во многих странах.

Рис.3. Компьютерная игра Кубик Рубика.

                                         Кубик Рубик – что такое?

                Головоломка представляет собой пластмассовый куб 3×3×3 (в первоначальном варианте) с 54 видимыми цветными наклейками. Грани большого куба способны вращаться вокруг 3 внутренних осей куба.

Рис. 2. Оси кубика.

           Каждая из шести граней состоит из девяти квадратов и окрашена в один из шести цветов, в одном из распространённых вариантов окраски, расположенных парами друг напротив друга: красный — оранжевый, белый — жёлтый, синий — зелёный. Повороты граней позволяют переупорядочить цветные квадраты множеством различных способов. Задача игрока заключается в том, чтобы «собрать кубик Рубика»: поворачивая грани куба, вернуть его в первоначальное состояние, когда каждая из граней состоит из квадратов одного цвета.

Я обучалась сборке кубика Рубика, просмотрев эти видео. Ссылки оставляю:

https://www.youtube.com/watch?v=n6hyCY-TuoU

https://www.youtube.com/watch?v=cAPQoOjAVUA

https://www.youtube.com/watch?v=uYgycBkQlRs

https://www.youtube.com/watch?v=GcwQyJ27vSA

На данный момент мой рекорд по сборке кубика Рубика составляет:38 с.

В наше время существует много различных версий кубика Рубика.

Методы сборки

Крест - этот первый этап включает в себя составление четырех рёберных элементов на одной стороне кубика вокруг центрального элемента того же цвета. Многие спидкуберы собирают крест на нижней стороне, чтобы сразу иметь представление о расположении частей, необходимых для следующего шага.

         Рис. 3. Крест (белый внизу)

• Первые два слоя (F2L) - угловые и рёберные элементы объединяются в пары, а затем перемещаются на свое правильное место. Для каждой пары из углового и рёберного элемента существует 42 комбинаций, включая вариант, когда слои сразу собраны.

Рис.4. Первые два слоя (F2L)

• Ориентация последнего слоя (OLL) - этот этап включает в себя приведение верхнего слоя к состоянию, в котором все части на нём имеют одинаковый цвет. Расположение цветов на других сторонах не учитывается. На этом этапе возможно 57 различных случаев.

Рис. 5. Ориентация последнего слоя (OLL)

• Перестановка последнего слоя (PLL) - заключительный этап включает перемещение элементов верхнего слоя на нужные позиции с сохранением их ориентации. Всего на этом этапе возможны 21 случаев.

Разновидности кубика Рубика   

На сегодняшний день существует огромное количество разновидностей и модификаций Кубик Рубика.

                 Алгоритм сборки кубика Рубика

                                                            Заключение

          Закончив свой проект, я могу сказать, что всё то, что мной было задумано, в целом получилось. Я узнала об истории создания и устройстве Кубика Рубика, а также о его разновидностях и других головоломках, похожих и непохожих на него  Я сама могу помочь тем, кто ещё не овладел алгоритмом сборки, но очень хочет научиться собирать кубик.

Я выполнила поставленную перед собой задачу и советую каждому не останавливаться перед трудностями, а искать решение, ведь это не так уж и сложно.

          Работая над темой, я сделала много интересных открытий для себя. Познакомилась с историей создания кубика Рубика и узнала немало интересных фактов, связанных с ним,  и теперь могу рассказать об этом всем заинтересовавшимся людям.

Ссылка на источники информации

1. www.igrology.ru

2. www.playlab.ru

3. www.rubiks.by

4. www.rucube.ru

5. www.kubik-rubika.narod.ru

6. cubemir.narod.ruwikipedia.org

Приложение 1

Алгоритм сборки кубика.

Существует множество алгоритмов сборки кубика Рубика: простых, созданных для новичков, в которых мало комбинаций, но зато долго выполнимых, сложных, разработанных для спидкуберов, в них, обычно, очень много комбинаций, но зато и время сборки резко сокращается.

  Схема сборки кубика Рубика для начинающих состоит из 7 этапов.

Этап 1. Собираем крест на верхней грани.

Выбираем сторону, которая будет верхом. Будем собирать «правильный» крест. Это означает, что на верхней стороне центр будут окружать детали того же цвета, а на боковых гранях – наклейки на верхнем кубике и центральном будут другого, но при этом также одинакового цвета.

Чтобы собрать такой крест особых формул не требуется. Главное понять, какой кубик куда должен встать.

Этап 2. Собираем верхний слой, расставляем углы верхней грани.

Для того чтобы собрать всю белую сторону кубика Рубика, расставляем углы на свои места. Белую сторону и первый слой можно собрать без использования формул – это не требует особых навыков. Собрать всю белую сторону может даже ребенок, но главное чтобы в конечно итоге она выглядела так.

Этап 3. Собираем средний слой.

Поворачиваем кубик белой стороной вниз. Ищем сторону, чтобы было 3 кубика одного цвета по вертикали, проходящей через центральные кубики. Смотрим каким цветом кубик сверху. Всегда отворачиваем от этого цвета.

Если этот цвет справа: верхний слой налево, правый слой вверх, верхний слой направо, правый слой вниз, верхний слой ещё раз направо, фасад налево, верхний слой налево, а фасад направо.

Если цвет слева: верхний слой направо, левую часть вверх, верхний слой налево, левую часть вниз, верхний слой налево, фасад направо, верхний слой направо, а фасад налево.

Формулы повторяем до полного сбора второго слоя.

Этап 4. Собираем «неправильный» крест на «новой» верхней грани.

Противоположной стороной является жёлтая сторона. Если на стороне только один кубик жёлтого цвета, то формулу надо повторить 3-4 раза, если кубики стоят в виде прямой — 2 раза, а если четыре кубика, то 1-2 раза.

Надо взять кубик к себе жёлтой стороной: нижняя часть направо, а фасад направо, правая часть вверх, а фасад налево, правая часть вниз, нижняя часть налево.

Этап 5. Делаем из «неправильного» креста «правильный».

Обязательно какие-нибудь вертикали, проходящие через центры, будут собраны. Берём кубик так, чтобы две несобранные части смотрели налево и направо, или чтобы одна несобранная часть смотрела на вас, а другая несобранная часть смотрела налево.

Формула: правая часть вверх, верхняя часть налево, правая часть вниз, верхняя часть налево, правая часть вверх, верхняя часть 2 раза налево, правая часть вниз.

Этап 6. Расставляем углы верхнего слоя по своим местам.

Всё надо собирать относительно правого нижнего угла на противоположной стороне, в данном случае на жёлтой стороне.

Формула: правая часть вверх, нижняя часть налево, правая часть вниз, нижняя часть направо. Повторить 2 раза.

Поворачиваем жёлтую сторону так, чтобы несобранный кубик опять оказался в правом нижнем углу. Формулу повторяем столько раз, пока вся жёлтая сторона не будет собрана. Сам кубик не поворачиваем! Не пугайтесь, если кубик весь разобрался. Когда противоположная сторона соберётся, то всё встанет на свои места.

Этап 7. Разворачиваем углы правильными цветами.

Поворачиваем на себя белой стороной и смотрим на несобранные кубики одной из сторон: синей, красной, зелёной или оранжевой.

Если не собран кубик на правой части, то используем формулу: правая часть вниз, верхняя часть налево, правая часть вниз, нижняя часть налево 2 раза, правая часть вверх, верхняя часть направо, правая часть вниз, нижняя часть налево 2 раза, правая часть вверх 2 раза.

Если не собран кубик на левой части, то используем формулу: левая часть вниз, верхняя часть направо, нижняя часть налево 2 раза, левая часть вверх, верхняя часть налево, левая часть вниз, нижняя часть налево 2 раза, левая часть вверх 2 раза.