擺來擺去~亂中有序
專題名稱 | 擺來擺去~亂中有序 |
專題描述 | 蛇擺是一種由數個單擺組成的單擺組,當擺動蛇擺時,波形看似雜亂,但又有規律狀。因此我們想要探討單一單擺和蛇擺週期之間的關聯性。 |
隊伍名稱 | 擺動 |
指導老師 | 郭千睿 |
參賽學生 | 張簡嘉品 黃聿璿 |
序號 | 檔案 | 內容 | 上傳者 | 最後修改 |
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10 | 作者 李冠宏、許景勛、陳彥達 來源 https://www.shs.edu.tw/works/essay/2015/03/2015033016142941.pdf 描述 研究 (一) 各個單擺的週期和蛇擺的週期有什麼關係? (二) 簡諧運動中所謂的「相位(phase)」是如何決定蛇擺行為的? (三) 擺幅為大角度或是因擺錘形狀和質量得將單擺視為複擺時,要如何調整繩長 才能維持蛇擺的週期性? (四) 比較上述考慮變因來討論何者之影響比重較大? | 黃聿璿 | 2021/9/29 下午 07:00:17 | |
9 | 作者 梁立國 來源 http://phys5.ncue.edu.tw/ 描述 以共振現象對雙擺頻率表現的演示與教學應用,能夠瞭解單擺頻率的計算方式。 | 張簡嘉品 | 2021/9/17 下午 01:16:09 | |
8 | 作者 吳國禎 來源 https://www.ps-taiwan.org/bimonth2/recent-issues.p 描述 本文從分析單擺運動的特點出發,著重闡述單擺運動是複雜運動的基本組成單元。進而說明我們可以從單擺的運動瞭解到許多分子振動譜學的性質以及其中蘊涵的混沌性質。 | 張簡嘉品 | 2021/9/15 下午 01:02:04 | |
7 | 作者 林琦焜 來源 https://web.math.sinica.edu.tw/bulletin/ 描述 鐘擺之運動方程式 單擺是一理想化物體, 假設有一質點,以不能伸長之細繩 (表示細繩之質量可以忽略) 懸之。 然後將擺錘拉往平衡位置之一側後釋放, 單擺由於重力的影響而作左右來回振盪之運動, 試問其運動方程式?由力的分解 ( 也就是平行四邊形法則), 可以將擺錘之重力 mg 分解成法向量mg cos θ與切向量mg sin θ 兩部分, 法向量與細繩之張力互相平衡, 故唯一有作用的力是 mg sin θ , 因此回復力為 F = −mg sin θ | 張簡嘉品 | 2021/9/15 下午 12:44:53 | |
6 | 作者 judar 來源 https://www.niu.edu.tw/bin/home.php 描述 計算單擺週期及分析單擺週期與擺長的關係。 | 張簡嘉品 | 2021/9/15 上午 11:59:49 | |
5 | 作者 陳柔安、陳慧綸 來源 https://www.shs.edu.tw/ 描述 (一)研究念力許願擺擺動的原因 (二)研究傅科擺的原理 (三)討論耦合擺共振的原因和穩定模態 (四)探討混沌擺的構成和為何其難以預測運動軌跡 (五)研究蛇擺的原理 (六)模擬傅科擺和蛇擺的運動情形 | 黃聿璿 | 2021/9/15 上午 11:54:40 | |
4 | 作者 科學的家庭教師 來源 https://www.phyworld.idv.tw/ 描述 國三理化 第一章 直線運動 (1)單擺:一條細線將上端固定,下端繫住小重物,即成為單擺。 (2)擺錘:細線懸掛的重物,稱為擺錘。 (3)擺長:從細線懸掛的頂點,至重物質心的總長度,稱為擺長。 (4)擺角:擺鍾從最高點至最低點中間所夾的角度,稱為擺角。 (5)週期:單擺從端點起來回擺動一次所需的時間,稱為週期。 單擺擺動一次是指由 A→O→B→O→A。 (6)頻率:單擺的擺動,平均每秒鐘所擺動的次數,稱為頻率。 | 黃聿璿 | 2021/9/15 上午 11:52:17 | |
3 | 作者 鄭翰 來源 https://www.shs.edu.tw/ 描述 了解單擺週期公式的由來。 用圖表認識蛇擺頻率和擺動幅度的變化關係。 | 黃聿璿 | 2021/9/15 上午 11:43:33 | |
2 | 作者 陳怡汝 洪珮婷 陳怡君 來源 https://science.cyc.edu.tw/upfile/science101/work_ 描述 這個檔案探討單擺來回擺動一次的時間(也就是週期)和擺長、擺錘質量及擺角之間的關係,實驗結果發現單擺的擺動週期只和擺長有關,擺長愈長、擺動週期愈 大、擺動得愈慢;擺長愈短、擺動週期愈小、擺動得愈快;接著探討秒擺(週期為二秒)和半秒擺(週期為一秒)如何製作,秒擺和半秒擺的擺長和擺動週期之間有什麼關係;最後則由蛇擺的實驗探討組成蛇擺之各個單擺擺長之間的關係,以及蛇擺的週期和各個單擺週期之間的關係,以及不同蛇擺之間的關係。 | 張簡嘉品 | 2021/9/14 下午 04:31:52 | |
1 | 作者 黃佳琪 來源 http://140.113.39.130/cgi-bin/gs32/tugsweb.cgi?o=d 描述 本論文第二章從週期性運動出發,首先介紹簡諧振盪與單擺、古典彈子球台等概念、第三章介紹同餘與完全剩餘系、失真效應,並探討有關渾沌現象的涵意。第四章介紹蛇擺的組成、針對蛇擺的失真效應與分群現象作探討。第五章討論彈簧擺的二維運動與三維運動、並利用有限差分法和傅立葉轉換等技巧,找出彈簧擺運動軌跡的規律與渾沌。第六章為心得及可能的發展方向。 | 黃聿璿 | 2021/9/13 下午 12:47:55 |
序號 | 內容 | 上傳者 | 最後修改 |
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10 | 作者 張簡嘉品 標題 測量週期 內容 我們先將量角器用螺絲暫時固定在最常和最短的單擺前,並將螺帽拉起十度後放開,用碼表紀錄十次週期的時間。 測試完後,我們發現最常和最短的單擺相差了9cm,可是十次週期的時間卻只相差了2秒 ! | 張簡嘉品 | 2021/9/30 下午 01:15:42 |
9 | 作者 張簡嘉品 標題 測試成功 ! ! ! 內容 今天終於將裝置做了最後的修整,可以測試了 ! 蛇擺在擺動時,因為事前已經用噴漆將裝置噴成黃、銀兩色,所以在擺動時,可以觀察到蛇擺會由一條蛇分為兩條蛇,而切兩條蛇之間還會搖擺交錯,非常療癒 | 張簡嘉品 | 2021/9/30 下午 12:59:41 |
8 | 作者 張簡嘉品 標題 噴漆 內容 我們之前在影片上看到有人將蛇百的擺錘噴成了兩種顏色,在蛇百開始擺時就可以看到蛇擺分成兩條蛇 ! 因此我們也找了噴漆將擺錘噴成了黃、銀兩種顏色。測試時蛇擺也會分成「兩隻蛇」,兩隻蛇也會隨著擺的擺動相互交錯,有如共舞 ! ! ! | 張簡嘉品 | 2021/9/29 下午 12:52:56 |
7 | 作者 張簡嘉品 標題 看到蛇擺 內容 今天終於把裝置做完了! 用兩張椅子架起實驗裝置後,再拿一片和實驗裝置一樣長的瓦楞板去推螺帽在放開後,十個螺帽擺動時真的像一條栩栩如生的蛇!!! | 張簡嘉品 | 2021/9/28 下午 12:59:10 |
6 | 作者 黃聿璿 標題 打書面報告 內容 今天開始打書面報告了!我們先將研究目的打上去,再來放研究流程圖,我們的研究流程是先確定主題,第二是查閱文獻,第三是討論變因,第四是進行實驗,第五是提出結論,最後就可以完成我們的報告了!接著我們開始打正文,第一點就是打單擺的簡介,我們還有一個新的發現,那就是位在地球南擺極以及高緯度地區的單擺,它的週期會比在赤道或低緯度處來得短。 | 黃聿璿 | 2021/9/27 下午 07:06:39 |
5 | 作者 張簡嘉品 標題 製作實驗道具3 內容 將螺帽綁到繩子上的方法2: 1.將棉線穿過螺帽並打死結 2.將另外一頭穿過羊眼釘,打結後調整長度並用三秒膠固定 3.完成 優點:可以調整線的長度後固定 | 張簡嘉品 | 2021/9/27 下午 12:55:44 |
4 | 作者 黃聿璿 標題 放滿藏書閣 內容 我們經過一番搜尋及努力,終於將藏書閣放滿了!過程中,我們一邊看書的內容一邊將內容打到藏書閣裡。書裡面的內容很有趣!而且增加的許多新的知識。例如單擺公式的L為擺長,g是重力加速度。還有單擺在小角度θ<5°或sinθ趨近θ的情況下,其擺動可視為簡諧運動等。 | 黃聿璿 | 2021/9/26 上午 09:23:45 |
3 | 作者 張簡嘉品 標題 製作實驗道具2 內容 將螺帽綁到繩子上的方法: 1.將棉線穿過螺帽、羊眼釘 2.用其中一頭綁住另外一頭,再把另外一頭綁住其中一頭 3.完成 優點:可以調整線的長度 | 張簡嘉品 | 2021/9/24 下午 12:55:57 |
2 | 作者 張簡嘉品 標題 開始製作實驗道具 內容 老師和我們找到了一張合成板。我們決定要把她製作成蛇擺裝置的支架。我們先用黑色簽字筆每五公分做一個記號。再用鑽孔機在木板上淺淺鑽出小孔後,再將羊眼釘鑽入合成板到底後,蛇擺的支架就大功告成了! | 張簡嘉品 | 2021/9/23 下午 01:11:26 |
1 | 作者 黃聿璿 標題 開始查詢相關資料 內容 我們為了更深入了解與蛇擺和單擺有關的事情,於是我們決定開始上網查詢相關資料。我們發現蛇擺是由數個單擺組成,擺動後會出現波的形狀。波的波長會隨著時間的變化變得越來越短。漸漸進入紊亂的狀態,看不出波形。接著進入(編號)單數球與雙數球分開兩邊的過程,接下來彷彿重複前半周期的狀態。我們也看了有關蛇擺的影片,發現行進中的蛇擺非常美麗,感覺非常的有趣。 | 黃聿璿 | 2021/9/16 下午 07:10:08 |
序號 | 截圖 | 網站簡介 | 上傳者 | 最後修改 |
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10 | 網站名稱 單擺運動的等時性 網址 https://www.junyiacademy.org/junyi-science/science-juni/middle-school-physics-chemistry/s4zzs-/v/T65WCJvKCIk 網站簡介 單擺運動的等時性以及計算 | 張簡嘉品 | 2021/9/14 下午 04:25:31 | |
9 | 網站名稱 波動-國立自然科學博物館 網址 https://www.nmns.edu.tw/exhibit/gallery/physworld/area/fluctuation/ 網站簡介 垂直的蛇擺 單擺的週期和「擺長」及當地的「重力加速度」有關,這項展品中各個小球的擺長不同,但是垂直懸吊,轉動把手推動所有的小球開始擺盪,因為各個球的擺動週期不同,就會出現不同的振盪和波浪組合 水平的蛇擺 這個蛇擺是由好幾個水平懸吊的小球構成,每個小球的擺長不同,因此振盪週期也就不相同。逆時針轉動操縱桿,讓蛇擺開始擺盪,可以從左右兩邊觀察波形變化 | 張簡嘉品 | 2021/9/9 下午 04:55:00 | |
8 | 網站名稱 蛇擺模擬程式 網址 https://cosci.tw/run/?name=ZTSa261473747827063 網站簡介 該模擬演示了 N=21 非耦合擺的動力學運動。附近鐘擺之間的頻率差 (df) 是固定的,因此鐘擺的長度單調增加。在這個模擬中,最慢的鐘擺(長度最長)的頻率是 f (1/s) 。最快的鐘擺(長度最短)的頻率是 ff (1/s)。學生可以先觀察 N=21 個擺的動力學。此後,將鐘擺 N 的數量從 2 調整到更多,以了解鐘擺如何以及為什麼會形成波浪狀運動。 | 張簡嘉品 | 2021/9/9 下午 04:52:41 | |
7 | 網站名稱 蛇擺原理 網址 https://kknews.cc/zh-tw/news/83ggje.html 網站簡介 首先設定一個蛇擺整體恢復的大周期T,然後假設讓最長的擺在T時間內擺10次,那麼次長擺就在同樣時間內擺上11次,次次長的擺12次,以此類推,每個擺各自的周期是T/(10+n)。下面,我們先以三個擺為例畫一張位移-時間圖(橫軸是時間,縱軸你說是位移或者擺角都行 ) 只用三個擺就可以看出,在半個大周期的時刻出現了一個「分組現象」。這不難理解,在 t=T/2 時各小球擺過的路程是 (10+n)/2,因此n為偶數的球都整除,而n為奇數的球都正好余半個周期。 在這裡,我選了因子多的整數 12 作周期,並按分數倍周期標註了橫軸,這樣你們就能看出分數恢復的現象了。分數恢復和半周期恢復的原理類似,用數論的語言來解釋就是,在每個分數周期,屬於相應同餘類的號球會恰好擺完相同的進度。例如在 t=T/3 時,各小球擺過的路程是 (12+n)/3,因此按餘數應分3組,只不過余 2/3 周期的組折返回來剛好和余 1/3 周期的組相遇,所以在該時刻會觀察到小球整齊地排成了兩排。 | 張簡嘉品 | 2021/9/9 下午 04:47:26 | |
6 | 網站名稱 Pendulum Wave: Seems like magic, but it's physics! 網址 https://www.arborsci.com/blogs/cool/pendulum-wave-seems-like-magic-but-its-physics 網站簡介 該裝置通過具有一系列隨時間增加的擺來顯示催眠效果,因此當它們同時開始時,它們會產生波的效果。在這種情況下,波的波長減小,然後看起來非常混亂,然後又回到它開始的直線。每個鐘擺的長度與其旁邊的擺相關,經過一定次數的擺動後,它們會恢復相同。 This device shows a hypnotic effect by having a series of pendula with increasing time periods so that when they are simultaneously released, they produce the effect of a wave. The wave in this case diminishes in wavelength, then looks very chaotic, then comes back to the straight line from which it started. The lengths of each pendulum is related to the one next to it in a way that after a certain number of swings, they are back in phase with each other. | 張簡嘉品 | 2021/9/9 下午 04:39:02 | |
5 | 網站名稱 擺- 维基百科,自由的百科全书 網址 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%93%BA 網站簡介 擺是一種實驗儀器,可用來展現種種力學現象。最基本的擺由一條繩或竿,和一個錘組成。錘繫在繩的下方,繩的另一端固定。當推動擺時,錘來回移動。擺可以作一個計時器。 | 黃聿璿 | 2021/9/9 下午 04:23:27 | |
4 | 網站名稱 大型蛇擺 - 國立中央大學科學教育中心 網址 http://phy.tw/%E7%A7%91%E5%AD%B8%E5%AF%A6%E9%A9%97/item/108-2016-06-19-14-26-29 網站簡介 1.蛇擺,由數個不同擺長的單擺所組成。 2.在擺動時,看起來似乎是行進波的運動,可是一會兒後變得混亂。接下來又出現亂中有序的行為。,然後行進波樣子又跑出來,但是卻換了行進方向。 3.過了一段時間後會回到原出發狀態。並進行下一次的重複動作。 | 黃聿璿 | 2021/9/8 下午 04:55:35 | |
3 | 網站名稱 蛇形單擺 - NTCU-科學遊戲實驗室 網址 http://scigame.ntcu.edu.tw/power/power-014.html 網站簡介 單擺的週期只和擺長有關,亦即週期與擺長的平方根成正比,例如擺長比4:1,週期就是2:1。 本操作中蛇形單擺的擺長是規律性變小,因此所有單擺的週期也規律性變小。從擺動的角度大小而言,擺動角度也是規律性變小。因此開始擺動後,最初由於角度差異不大,而且是規律性的差異,因此看起來就像是波動狀的蛇形擺動。擺動多次之後,差異性逐漸增加,看起來似乎是雜亂的。當繼續擺動之後,直到奇數、偶數單擺的角度分別達到整數倍數、半數倍數的時候,就可以觀察到分成兩邊的情形。 | 黃聿璿 | 2021/9/8 下午 04:43:16 | |
2 | 網站名稱 蛇擺- 台北 - 國立臺灣科學教育館 網址 https://www.ntsec.gov.tw/mobile/Article.aspx?a=923 網站簡介 「蛇擺」 蛇擺是由數個不同長度的單擺(擺長成等差變化)所組成,不同長度的擺會產生不同的週期,因此當所有擺錘同時擺動的時候,看起來會像是波浪的運動,也像是美麗的蛇形。請仔細觀察過程中還會出現其它什麼樣的變化唷! | 黃聿璿 | 2021/9/8 下午 04:41:28 | |
1 | 網站名稱 蛇擺 - 國立中央大學科學教育中心 網址 http://phy.tw/%E7%A7%91%E5%AD%B8%E5%AF%A6%E9%A9%97/item/95-2016-06-12-16-43-41 網站簡介 蛇擺--用優美的方式詮釋單擺的週期 | 黃聿璿 | 2021/9/8 下午 04:39:59 |