鐘擺波裝置——可以看的單擺卡農手工電子DIY教程
12個鋼球組成的鐘擺波裝置,就像夜空中的星辰一樣絢麗奪目,充滿和諧的律動之美;利用動量與單擺的週期性彈奏出一曲物理學的鋼琴曲。
這個小製作是我們格物致知社物理小組做的。當初是在網上看到擺浪,覺得很神奇,於是決定仿製一個。
雙向電梯
1 鐘擺波(Pendulum Waves)簡介2 基本原理及公式3 工具材料4 製作過程5 製作微調裝置6 調節7 勝利的果實 1 鐘擺波(Pendulum Waves)簡介眾所周知,單擺具有周期性,那麼將多個擺長不同,但有規律的單擺組合在一起會是什麼情況呢?這就是擺浪,多個擺的週期性附和在一起,重複而又有變化,組成各種美麗的圖案。
12個球擺長分別為:(從低到高,單位cm)
擺的運動過程:
先做蛇形運動,一開始只有一個波峰,之後波峰逐漸增多,兩個,三個,四個,隨後逐漸相鄰的球發生分離,(這時已經很難分清究竟有幾個波峰了)但對於所有的球依然具有對稱性,協調性。整個系統的運動依然有規律,然後漸漸的分為三組,又慢慢的變成兩組,然後運動過程反演,即又由兩組變為三組,相鄰的球逐漸恢復蛇形運動,最後在平衡位置復原,完成一個週期的運動。
2 基本原理及公式T=2π(l/g)½T=t0+i*△tLi=g/(4π²)(t0 + i*△t)²t0 =1.09s △t=0.028s3 工具材料剪刀熱熔膠鉗子電烙鐵衣架六角螺母若干32mm鋼球12個一盒彩色回形針一盒魚線 4 製作過程
用熱熔膠將13個六角螺母粘到不鏽鋼橫樑上。
將12個六角螺母用熱熔膠粘到鋼球上。
綁線,做大致估計。
5 製作微調裝置利用萬能的回形針製作的小機械,雖然形狀詭異,但效果奇佳。
之前在網上看到的那個視訊中的裝置是沒有微調裝置的,但是我們經過做實驗發現,有一個微調裝置對於更快,更好的完成這個製作是至關重要的。因為綁線的時候由於視覺上以及操作上原因是很容易造成誤差的,而且這個裝置對於誤差的容忍並不是很高。
我們做的微調裝置像顯微鏡一樣,是有粗調節和細調節的,利用小零件各部分上的環繞周長不同可以實現不同精度的調節。
6 調節先進行粗調節,調節到目測誤差不大的時候,進行擺動實驗,如果與預期效果相差較多,則根據快慢進行調節,如果快了,就將絃線伸長;如果慢了,就將它縮短。
7 勝利的果實這就是我們最終的成果了,儘管在一些位置上有著不太明顯的脫節,但各個階段依然層次分明,富有對稱性,週期性,還是能體現物理之美的。
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