Как устроен кубик рубика. Обозначения сторон и язык вращений русскими буквами

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:

• синий,
• белый,
• красный,
• зеленый,
• желтый,
• оранжевый.

Расположены грани следующим образом:

• белый напротив жёлтого,
• красный напротив оранжевого,
• синий напротив зелёного.

Поворачивая грани можно менять положение квадратов кубика.

Число всех возможных положений граней у (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, в виде крестовины,
• усовершенствованный, в виде сферы
• скоростной

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.

- это полдела. Теперь его нужно собрать. И здесь вам поможет эта самая подробная видеоинструкция.

ЕЩЕ ОДНА ИНСТРУКЦИЯ ПО СБОРКЕ КУБИКА РУБИКА ДЛЯ НОВИЧКОВ?

Сейчас интернет забит огромным количеством инструкций на тему "как собрать кубик Рубик 3х3" . Способы собрать кубик Рубика для новичков, которым учат многочисленные инструктора, практически ничем не отличаются.
Кроме одного, самого главного - простоты и доступности объяснения. Именно от этого зависит, насколько быстро вы или ваш ребенок соберете свой первый кубик Рубика.

СОБЕРЕТ ДАЖЕ ПЕРВОКЛАШКА. ЛУЧШАЯ ИНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ ДЕТЕЙ.

Самый простой метод обучения сборке кубика рубика 3х3 разработал герой шоу "Україна має талант" Максим Чечнев. Максим во время работы в детских лагерях научил собирать кубик 3х3 множество детей. И на основе своего опыта разработал простейшую методику обучения, понятную и доступную для детей даже младшего школьного возраста.

Процесс обучения разбит на 9 уроков с заданиями. Не пугайтесь количеству уроков - все их можно пройти в течении нескольких часов. Зато в финале вы не просто соберете свой первый кубик рубика, но и гарантировано запомните этапы сборки и во второй раз точно соберете кубик рубик без подсказок, самостоятельно.

Как собрать кубик Рубика видео от Максима Чечнева.

Этап 1. Основы строения кубика.

Этап 2. Собираем крест на одной из сторон + теория об элементах кубика Рубика 3х3 .

После того, как вы собрали крест, перед просмотром 3 видео ОБЯЗАТЕЛЬНО разберите и соберите его снова несколько раз. Закрепляйте этапы и формулы кубика Рубика сразу, чтобы не забыть уже через час!

Этап 3. Ставим элементы креста на место.

Этап 4. Собираем одну сторону полностью.

Этап 5А. Собираем второй слой (второй этаж) кубика Рубика + закрепление материала.

ВАЖНО! После завершения этапа 5А разберите свой кубик - и обязательно закрепите предыдущие 4 этапа сборки кубика Рубика на оранжевой стороне (соберите крест, а затем полностью всю оранжевую сторону).

Этап 5Б. Собираем второй слой (второй этаж) кубика Рубика + дополнительные возможные ситуации.

Всем привет!

Сегодня наша статья посвящена всем любителям головоломок. Решение задач, кроссвордов, ребусов, загадок и пр. всегда привлекало людей от мала до велика. И это не только забавное времяпрепровождение, но и польза для ума, развития логического мышления.

Головоломки бывают как нарисованные в каком-либо издании, так и сделанные в виде предметов, часто игрушек. Одной из таких является знаменитый в 20 веке Кубик Рубика.

Наверняка еще остались поклонники этой головоломки. А может, кто, прочитав эту статью и сам захочет познакомиться с этой уже можно сказать старинной игрушкой-головоломкой.

Ку́бик Ру́бика (иногда ошибочно - кубик-рубик; первоначально был известен как «магический кубик», венг. bűvös kocka) - механическая головоломка, изобретённая в 1974 году (и запатентованная в 1975 году) венгерским скульптором и преподавателем архитектуры Эрнё Рубиком. Из Википедии .

В середине 70-х годов прошлого века венгерский преподаватель Эрне Рубик, что-бы как-то помочь усвоить своим студентам некоторые математические особенности и понять трехмерные объекты более наглядно, смастерил несколько деревянных кубиков и раскрасил их в шесть цветов.

Потом оказалось, что сложить из них целый куб с одинаковыми по цвету сторонами, задача довольно сложная. Эрне Рубик бился месяц, пока не достиг результата. И вот, 30 января 1975 года он получил патент на свое изобретение под названием «Магический кубик».

Однако это название сохранилось только в немецком, португальском, китайском и, естественно, венгерском языках. Во всех остальных странах, в том числе и у нас, его называют Кубик Рубика.

В свое время эта головоломка была хитом продаж. По всему миру было продано в 80-90 гг. только, более 350 млн. штук

Что такое кубик Рубика

Что же представляет из себя эта головоломка. Внешне это пластмассовый куб. Сейчас он выходит в различных размерах, причем популярным считается 4х4х4. Первоначально же он был изготовлен в формате 3х3х3. Это куб (3х3х3) выглядит как 26 маленьких кубиков с 54 цветными гранями, которые и составляют один большой куб.

Грани куба вращаются вокруг его трех внутренних осей. Поворотами граней цветные квадраты переупорядочиваются множеством самых различных способов. Задача – собрать цвета всех граней одинаково.

Различных комбинаций очень много. Для примера, кубик размером 3х3х3 имеет следующее число комбинаций:

(8! × 38−1) × (12! × 212−1)/2 = 43 252 003 274 489 856 000.

Как только эта головоломка завоевала популярность, математики всего мира, да и не только, поставили целью найти такое количество комбинаций, которое было бы наименьшим при его сборке.

В 2010 году несколько математиков из разных уголков планеты доказали, что каждая конфигурация этой головоломки, может быть решена не более чем за 20 ходов. За ход считается любой поворот грани.

Любители кубика не просто собирали его, а стали устраивать соревнования по скоростному сбору головоломки. Таких людей стали называть спидкуберами. Результат засчитывается не по единичной сборке, а как среднее время из пяти попыток.

Кстати, вместе с популярность, как это и бывает, появились и противники, которые доказывали (даже на примерах), что сборка кубика, особенно скоростная влечет за собой вывихи кистей рук.

Но, как бы то ни было, а кубик не только не отвращал от себя, а притягивал все больше и больше людей. А соревнования проходили как в отдельном городе, так и в стране, и международные. Так, например, на чемпионате Европы в 2012 году победил участник из России. Среднее время сборки у него составило 8,89 сек.

Кубик стал настолько популярным, что стали появляться, другие его модификации по форме. Например, змейка, пирамидка, различные тетраэдры и пр.

Как собрать кубик 3х3, схема с картинками для начинающих

И так. Приступим к простому варианту сборки кубика размером 3х3х3. Он состоит из семи этапов. Но сперва о некоторых понятиях и обозначениях, которые встречаются на схемах.

Ф, Т, П, Л, В, Н – обозначения сторон кубика: фасад, тыл, правая, левая, верх, низ. При этом какая из сторон фасад, тыл и т.д. зависит от вас и от схемы, на которой нанесены эти обозначения.

Обозначения Ф’, Т’, П’, Л’, В’, Н’ говорят о повороте граней на 90° против часовой стрелки.

Обозначения Ф 2 , П 2 и т. д. говорят о двойном повороте грани: Ф 2 = ФФ, что значит два раза повернуть фасадную грань.

Обозначение С – поворот среднего слоя. При этом: С П - со стороны правой грани, С Н - со стороны нижней, С’Л - со стороны левой, против часовой стрелки и т. д.

Например, такая запись (Ф’ П’) Н 2 (ПФ) означает, что необходимо вначале повернуть фасадную грань против часовой стрелки на 90°, потом так же правую грань. Далее, нижнюю грань повернуть дважды – это на 180°. Потом повернуть правую грань на 90° по часовой стрелке, и так же повернуть фасадную грань на 90° по часовой стрелке.

На схемах это обозначается так:

Итак, начнем этапы сборки.

На первом этапе необходимо будет собрать крест первого слоя.

Нужный кубик опускаем вниз, поворачивая соответствующую боковую грань (П, Т, Л) и выводим его на фасадную грань поворотом Н, Н’ или Н 2 . Заканчиваем все обратным поворотом той же боковой грани

На схеме это выглядит так:

На втором этапе расставляем угловые кубики первого слоя

Здесь нам необходимо найти необходимый угловой кубик, который имеет цвета граней Ф, В, Л. Способом аналогичным для первого этапа, выводим его в левый угол выбранной фасадной грани.

На схеме точками показано то место, на которое необходимо поставить нужный кубик. Для остальных трех угловых кубиков повторяем ту же операцию.

В результате получим следующий рисунок:

На третьем этапе будем собирать второй слой.

Находим нужный кубик и первоначально выводим его вниз на фасадную грань. Если он располагается внизу, то делаем это поворачивая нижнюю грань до совпадения с цветом фасада.

Если же он расположен в среднем поясе, тогда опускаем его вниз, используя формулу а) или б). Далее, совмещаем по цвету с цветом фасадной грани и вновь проделать а) или б). В результате у нас будет собрано уже два слоя.

Переходим к четвертому этапу. Здесь мы соберем третий слой и крест.

Что нужно сделать здесь. Перемещаем бортовые кубики одной грани, которые не нарушают уже собранного порядка в слоях. Далее, выбираем другую грань и повторяем процесс.

Таким образом, мы поставим на место все четыре кубика. В результате все находится на своих местах, но два, или даже все четыре могут быть ориентированы неправильно.

Прежде всего надо увидеть, какие кубики, сидящие на своих местах неправильно ориентированы. Если ни одного или один, тогда поворачиваем верхнюю грань так, чтобы находящиеся на соседних гранях кубики встали на свои места.

Здесь применим такие повороты фв+пв, пв+тв, тв+лв, лв+фв. Далее, ориентируем кубик как на рисунке и уже применяем написанную там же формулу.

Переходим к пятому этапу. Здесь мы разворачиваем боковые кубики третьего слоя.

Кубик, который будем разворачивать должен располагаться на правой грани. На рисунке он помечен стрелками. Точками там же, помечены все возможные случаи, когда кубики могут быть ориентированы неправильно (рисунки а, б и в).

Рисунок а). Здесь надо будет произвести поворот В’, чтобы вывести второй кубик на правую грань. Далее, закончить поворотом В, который вернёт верхнюю грань в исходное положение.

Рисунок б). Здесь делаем как и в случае а), только поворачиваем В 2 и завершаем так же В 2

Рисунок в). поворот В выполняем три раза после переворота каждого кубика, после чего заканчиваем также поворотом В.

Приступаем к шестому этапу, расстанавливаем угловые кубики третьего слоя.

Здесь должно быть просто. Углы последней грани ставим по следующей схеме:

Вначале прямой поворот, которым переставляем три угловых кубика по часовой стрелке. Затем обратный, которым переставляем три кубика уже против часовой стрелки.

Ну и, наконец, последний этап, в ходе которого ориентируем угловые кубики.

На этом этапе многократно повторяется последовательность поворотов ПФ’П’Ф.

На приведенном рисунке так же показаны четыре варианта, когда кубики могут быть неправильно ориентированы. Они помечены точками.

Рисунок а) делаем вначале поворот В и заканчиваем поворотом В’,

Рисунок б) здесь и начинаем с В 2 , и заканчиваем им.

Рисунок в) поворот В надо выполнить после того, как развернем каждый кубик правильно, а затем делаем поворот В2,

Рисунок г) совершаем сперва поворот В, который также выполняется после того, как правильно ориентируем каждый кубик. Заканчиваем тоже поворотом В.

В результате всё собрано

Схема сборки для детей

Эта схема так же разделена на несколько этапов.

1. Начинается сборка с креста на верхней стороне. Собрать его практически несложно. Причем, на расположение цветов других сторон кубика можно не обращать внимание, но только пока.

Обычно советуют начинать сборку с желтого цвета. Но вы можете выбрать любой.

1. Продолжаем собирать крест. Здесь необходимо учесть, что все верхние элементы сопряжённых сторон должны иметь тот же цвет, что и центральные элементы, расположенные на тех же самых гранях. Если где-то что-то не совпало, пробуем идти по такому алгоритму:

А. если по цвету не совпали две соседние стороны: П, В, П’, В, П, В 2 , П’, В

Б. если отличаются противоположные стороны: Ф 2 , З 2 , Н 2 , Ф 2 , З 2

1. На этом этапе расставляем угловые кубики. Таким образом, мы соберем полностью одну сторону. Осмотрим эти угловые кубики и увидим, что кубики того цвета, который мы выбрали за основу, в частности желтого находятся в трех вариантах: сверху, слева или справа. Для каждого применяем соответствующую комбинацию:

Для того, что сверху – П, В 2 , П’, В’, П, В, П’

Для того что слева – Ф’, В’, Ф

Для того, что справа – П, В, П’

В результате получим одну полностью собранную сторону, а верхние слои смежных сторон и их центр имеют одинаковый цвет.

1. Теперь нам предстоит собрать второй слой. Для этого поворачиваем собранную сторону наверх. Далее крутим нижнюю грань так, чтобы цвет бокового элемента совпал с цветом стороны, образуя букву «Т». Для того, чтобы переместить боковой кубик с нижнего слоя на средний и при этом его два цвета должны совпасть с цветами соседних сторон, необходимо выполнить следующее:

А. Повернуть влево кубик — Н, Л, Н’, Л’, Н’, Ф’, Н, Ф

Б. Переместить вправо кубик — Н’, П’, Н, П, Н, Ф, Н’, Ф’

1. Собираем третий слой. Начнем с того, что повернем кубик несобранной стороной вверх. Если выбранный цвет был желтым, то теперь наверх мы должны сделать белый. Теперь собираем по этим формулам кубики белого цвета:

А. Белый кубик в центре + два противоположные боковые – Ф, П, В, П’, В’, Ф’,

Б. Белый кубик в центре + два прилежащие боковые – Ф, В, П, В’, П’, Ф

В. Только один белый кубик в центре – применяем любую комбинацию, или А, или Б

1. Собираем оставшийся слой полностью. Ниже показана схема сборки при двух возможных вариантах. Если у вас не получилось ни одного из перечисленного, воспользуйтесь любым.

А. Цвета совпадают при перестановке против часовой стрелки – П, В, П’, В, П, В 2 , П’,

Б. Цвета совпадают при перестановке по часовой стрелке – П, В 2 , П’, В’, П, В’, П’,

1. На этом этапе расставляем угловые кубики. Сделать это будет несколько сложнее. Однако попрактиковаться, и все получится.

А. Боковой кубик с цветом верхней грани находится на фронтальной стороне –

П’, Ф’, Л, Ф, П, Ф’, Л’, Ф

Б. Боковой кубик с цветом верхней грани находится на боковой стороне –

Ф’, Л, Ф, П’, Ф’, Л’, Ф, П

1. Последнее. Здесь необходимо правильно развернуть углы. Нам понадобятся опять-таки два варианта:

А. По часовой стрелке – П 2 , В 2 ’, П, Ф, П’, В 2 ’, П, Ф’, П

Б. Против часовой стрелки — П’, Ф, П’, В 2 ’, П, Ф’, П’, В 2 ’, П 2

При необходимости поменять угловые кубики крест-накрест или же углы, которые находятся противоположно, можно использовать любой из этих двух вариантов.

В результате головоломка будет собрана полностью.

Видео мастер класс по кубику

И напоследок небольшое видео

Схема, как собрать кубик Рубика 3х3, с картинками для начинающих. Самая легкая и простая схема, на мой взгляд, но, тем не менее, потребует от вас желания поучаствовать в этом процессе лично.

Этап 1 – Верхняя сторона и пояс

Собрать одну сторону кубика Рубика и верхний пояс вы должны сами, для этого не требуется никаких формул, нужно только желание и внимательность.

С учетом цветов центральных квадратов (Рис. 1), соберите «объемный» крест (Рис. 2), а затем полностью верхнюю грань так, чтобы цвета верхнего пояса совпали с цветами центральных квадратов (Рис. 3).

Если цвета пояса не совпадут с цветами центральных квадратов (Рис. 4), вы не сможете продолжить. Чтобы это исправить вам придется перестроить всю верхнюю грань.

Этап 2 – Второй пояс

Второй пояс легко собирается при помощи двух формул. Найдите подходящий кубик в третьем поясе, чтобы подходили оба цвета (если нужно покрутите третий пояс), и переместите его по диагонали во второй пояс, используя формулы.

Формула: (Н’П’НП)(НФН’Ф’)

Формула: (НЛН’Л’)(Н’Ф’НФ)

Если нет ни одного подходящего кубика, используя эти же формулы, переместите любой кубик из третьего пояса во второй – нужный кубик появится.

Этап 3 – Крест на противоположной стороне

Теперь нужно собрать крест на противоположной стороне кубика Рубика. Крест собирается без учета цветов третьего пояса (Рис. 1). Другими словами, на этом этапе собирается только крест, а согласуется крест с цветами третьего пояса уже на следующем этапе.

На вашем кубике Рубика сейчас одна из четырех комбинаций: а, б, в, г - см. Рис. 2. Переход от одной комбинации к другой происходит единой формулой: Ф П В П" В" Ф". Эту формулу вам нужно повторить 1-3 раза в зависимости от того какая у вас комбинация.

Если крест уже собран (Рис. 2-г), пропустите этот этап. Если у вас только один центральный квадрат (Рис. 2-а), тогда вам нужно повторить формулу 3 раза. Если угол (Рис. 2-б), тогда 2 раза. Если линия (Рис. 2-в), тогда 1 раз.

Формула: Ф П В П" В" Ф"

Обращаем ваше внимание, перед каждым выполнением формулы кубик Рубика нужно расположить в точности, как показано на рисунках.

Этап 4 – Согласованный крест

В результате этого этапа мы получим крест согласованный с цветами пояса (Рис. 4 - Результат).

Вращайте верхний пояс, пока 2 цвета креста не совпадут со средними квадратами верхнего пояса (Рис. 1) . Возможны только две комбинации: цвета совпали линией (Рис. 2) или цвета совпали углом (Рис. 3).

Формула при совпадении линии: П В П" В П ВВ П"

Перемещаем неправильно размещенные кубики креста расположенные друг против друга (два противоположных конца креста).

После выполнения этой формулы концы креста не встанут на свои места, но комбинация изменится на «цвета совпали углом» (Рис. 3).

Формула при совпадении угла: П В П" В П ВВ П" В

Меняем местами неправильно размещенные кубики креста расположенные по диагонали относительно друг друга (два смежные кубика креста).

После выполнения этой формулы крест будет собран и его боковые цвета будут совпадать с цветами верхнего пояса (Рис. 4 - Результат). Если результат не достигнут, то повторите эту формулу еще раз, предварительно правильно сориентировав кубик.

Этап 5 – Расстановка угловых кубиков

Угловые кубики расставляются двумя формулами. После применения этих формул угловые кубики будут стоять на своих местах (в своих углах), но могут быть развернуты неправильно. На Рис. 1 черной точкой отмечен кубик, который размещен на своем месте (в своем углу), но развернут неправильно. Разворачиваются кубики уже на следующем этапе.

Формула правого разворота: (П’Ф’Л’Ф)(ПФ’ЛФ)

Формула левого разворота: (Ф’Л’ФП’)(Ф’ЛФП)

Этап 6 – Разворот угловых кубиков

Разворот угловых кубиков выполняется простой формулой П’Н’ПН, выполненной множество раз.

После начала выполнения формулы кубик Рубика «разрушится» и окончательно соберется, только после того, как все угловые кубики будут правильно развернуты. Другими словами, все угловые кубики разворачиваются за одну операцию, которая потребует от вас внимательности и выдержки.

Найдем угловой кубик, который нужно развернуть (против или по часовой стрелке не важно), см. Рис 1.

Возьмите кубик Рубика, как показано на рисунке, и выполните формулу.

Обратите внимание:

1) Формулу (из 8 ходов) нужно выполнить 1 или 2 раза, до тех пор пока угловой кубик не перевернется в правильную позицию (Рис. 2).

2) Когда угловой кубик повернется в правильную позицию кубик Рубика «разрушится», не переживайте, кубик Рубика соберется, только когда вы закончите со всеми углами.

3) Не меняйте положение (не переворачивайте) кубик Рубика в руках до конца этого этапа.

Когда первый угловой кубик уже правильно расположен (Рис. 2), поверните верхний слой (Рис. 3), чтобы в верхний правый угол переместился другой угловой кубик (Рис. 4), если следующий угловой кубик повернут правильно, сделайте еще один поворот верхнего слоя.

Опять выполните формулу из 8-ми ходов (1 или 2 раза) и следуйте всем вышеуказанным рекомендациям. Эти действия нужно повторять до тех пор пока все углы не будут развернуты правильно – пока кубик Рубика не соберется целиком.

Желаю терпения и успехов!