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單擺與扭擺

單擺與扭擺

目的 

演示單擺運動與扭擺運動間耦合的情形

 

實驗 

實驗裝置:以兩片強力磁鐵當成單擺的擺錘,藉由單擺裝置,演示單擺與與扭擺之間的耦合情形。

 

 

原理探究 

為何磁鐵作的擺錘會有時而停止、時而晃動的現象?

 

此運動現象為單擺的耦合現象(coupled oscillations),簡單的說,因擺錘(強力磁鐵)與地磁的相互作用產生能量轉換所致。

fig16

 

討論 

改變單擺的擺長對扭擺有何影響?

 

改變擺長可以改變單擺的運動週期,然而改變擺長並不會改變扭擺的週期。但是改變擺長會改變單擺與扭擺運動能量轉移周期間的關係。

 

關於實驗 

本實驗於2009全國物理教學及示範研討會中發表。
論文壁報內容如附件
可同本網站中的單擺與複擺、耦合震盪擺做比較。

 

參考資料 

“Coupled oscillations in suspended magnets,” Am J. Phys. 76(2), 125-128 (2008). Michael J, Moloney

“Strong Little Magnets,” Phys. Teach. 45(9), 352-355 (2007). Michael J, Moloney

University Physics, (John Wiley & Sons, Inc.), Chap. 29, 30. Harris Benson

“Wilberforce pendulum oscillations and normal modes,” Am. J. Phys. 59(1), 32-38 (1991). Richard E. Berg and Todd S. Marshall

 

製作 

v.1黃朝暉

 

指導老師 

朱慶琪

 

撰稿 

黃朝暉