旋转，跳跃，我闭着眼，大爷大妈看了都说学不来！| 正经玩

Original 荔枝&荷塘中科院物理所 2022-05-17

收录于合集 #正经玩 294个

作为一个重度选择障碍者

每次纠结的时候真的仿佛一个摆钟

今天我们就一起来做个最纠结的摆

实验器材

所标杯、彩虹圈、支架、胶带、橡皮泥、竹签

实验过程

我们来看一下彩虹圈有什么性质：

我们先让彩虹圈自然下垂，

轻轻击打一下彩虹圈底部

或者用彩虹圈轻轻撞一下桌角

我们看到彩虹圈底端从一个方向的扰动

逐渐变成杂乱的椭圆运动

这其实就是一个耦合的现象，

通过弹簧螺旋的结构

将一个方向的扰动传递至了各个方向

而韦氏摆其实就是一个耦合现象的极致

那我们再进一步

在彩虹圈底部粘住一个尺子

将尺子抬起一定的高度然后松手

我们看到下落的到底部的时候

尺子开始转动了起来

这种伸缩-旋转的耦合

便是韦氏摆的雏形

我们可以改变弹簧的长度以及释放的高度

再试试看

我们可以发现在合适的长度时

尺子的转动幅度先是增大然后减小

在减小至停下片刻之后又开始转动

当然这个尺子的转动惯量有点小

吸收不了全部的伸缩方向的动能

我们可以用绑着橡皮泥的竹签试一试

在竹签飞速旋转的时候

弹簧的伸缩几乎暂停住了

感觉非常地奇妙

并在旋转减弱时

逐渐恢复了伸缩的振动

原理解说

由于彩虹圈螺旋状的结构，无论进行伸缩、摆动还是转动都会通过内部形变而产生的张力传递至各个方向上，所以它们之间会互相耦合。而当耦合的两种振动模式的频率相近，产生共振时，互相之间传递能量的速率最大。

随着彩虹圈长度的不同，伸缩方向的振动频率变化很大，转动方向的频率变化相对较小。所以可以找到一个两者接近的值，让两种振动模式的动能更好地传递。

当然相比于理想的实验装置，比如质量忽略不计的弹簧，彩虹圈的质量带来的影响是很多的，比如彩虹圈在伸缩方向除了末端的振动还有内部的机械波，并且在挂着的物体较轻（比如尺子）时，旋转的振幅会非常受限。

上期回顾

No.293 好好学物理，冲泡丝滑饮品的秘密拿捏了！| 正经玩

01.种花兔的实验分享如下：

02.风清扬的实验分享如下：

03.汤小路-幸福里装饰的实验分享如下：

04.干涉条纹的实验分享如下：

05.啊，狼的实验分享如下：

06.柚子-Pooh的实验分享如下：

07.赵梓彤的实验分享如下：

08.仙人掌的实验分享如下：

09.武群的实验分享如下：

10.晚枫的实验分享如下：

11.Eric的实验分享如下：

12.Innovation的实验分享如下：

13.柯大霞的实验分享如下：

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我们将在下期进行投票

我们将为票数最高的三位粉丝

送出由中国出版集团中译出版社出版的

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在这本引人入胜且充满诗意的书中，物理学家桑德·拜斯向我们展示了科学是如何将我们从偏见与偏执的文化桎梏中解放出来的。科学不是前沿的科技工具，而是以事实为基础的知识。它能给予我们全球化、本土化的视角，让我们把世界变得更美好。在生动地概述了科学之后，拜斯提出，科学史上的转折点往往伴随着与之相似的社会变革里程碑，它深刻地影响着我们对自然的看法、对人类处境的感知、对宇宙以及人类在宇宙中地位的理解。最后，拜斯探讨了科学在一个由政治和经济短期主导的世界中所遇到的障碍。他认为，科学需要把信息传递出去。拜斯借鉴了从查尔斯·达尔文、卡尔·波普尔到赫伯特·马尔库塞和理查德·费曼等众多学者的观点，完成了传递科学信息这一任务。

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往期回顾

编辑：荔枝

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