鐘擺波裝置——可以看的單擺卡農手工電子DIY教程

DIYer： 格物致知社物理小組製作時間：1天製作難度： ★★★☆☆GEEK指數： ★★★☆☆ 

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=0.028s

 

3   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。