鹹魚歐趴

展演模組名稱(實驗名稱):蛇擺

團隊成員:林旻頡、朱育萱、曹景珞、張耀文、吳育駿、劉雯欣

班級:土木系 一 甲

普通物理授課老師:張書銓

儀器說明

蛇擺是由多個不同長度的簡單擺所組成,每個擺的週期成等差級數,因此當所有擺同時開始擺動後,整體看起來會像是波動。開始擺動後,出現行進波的形狀。行進波的波長隨著時間變化,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,後來彷彿重複前半周期的狀態,但仔細看時會發現行進波的方向變了,與前半周期的行進方向相反。最後回到初始的一直線狀態。

展演流程

利用大型蛇擺儀器,實際向觀眾展示單擺的物理現象。

現場會搭配海報向觀眾說明儀器和原理。

原理說明

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。

生活應用

單擺在生活中處處可見。像是鞦韆因著風的吹拂輕輕的來回擺盪,地震過後也可觀察到懸吊著的燈、吊飾等規律的來回擺動,抑或是調整掛鐘的擺長就可以校正掛鐘快慢。