讓我們一起搖擺! 擺的同步現象

目的演示多個系統的簡諧震盪(simple harmonic oscillation, S.H.O.)與同步性(Synchronization)間的關係。

實驗實驗裝置：準備三個鐘擺節拍器、一塊經材質的木板、兩個 ... 搜尋... 關於我們科學實驗科學活動研究計畫服務申請FACEBOOKYOUTUBE 讓我們一起搖擺!擺的同步現象 物理 |  目的 演示多個系統的簡諧震盪(simpleharmonicoscillation,S.H.O.)與同步性(Synchronization)間的關係。

   實驗 實驗裝置：準備三個鐘擺節拍器、一塊經材質的木板、兩個空的汽水鋁罐，三個節拍器調整到相同的頻率。

將節拍器放到木板上，隨機推啟節拍器，觀察並聽三個節拍器是否同步？經過一段時間後，把整個系統移到汽水罐上，也就是把汽水罐當軸承，再觀察三個節拍器是否同步？      原理思考 原本相同頻率但不是同步的節拍器為何放到汽水罐上面，經過一段時間後，就變成同步？   為簡化說明，先以兩個節拍器來解釋。

當汽水罐上其中一個節拍器的擺鎚向右移動時，因為動量守恆之故，便將木板推向左，當木板被推向左時又將另一個節拍器的鐘擺推向右，也就是和第一個節拍器的擺鎚擺動方向相同。

因此，宛如向右運動的擺鎚透過底座將另一個擺鎚向右推了一下。

透過這樣不斷的重複動作，擺鎚間的能量透過木板傳遞，直到兩個擺鎚擺動為同相位。

影片中用三個節拍器演示，其原理亦是如此，可以從三個節拍器的擺鎚同相位一起搖擺後的現象看出。

   討論 1.若用厚重的金屬代替木板底座，結果會有何不同？ 2.使用單、偶數個節拍器，會有甚麼不同？   若底座質量太大時，擺鎚擺動的能量已不足以推動底座，更無法傳遞到另一個擺鎚，這好像是將演示影片一開始時，木板放在一張大桌子一樣，擺鎚是以各自的相位擺動。

使用偶數個節拍器，會出現以”反相”的狀態震盪較長時間的現象，但要視擺鎚擺動時的初始條件而定。

   關於實驗 1.演示實確保桌面須保持水平並保持乾淨，勿有水、灰塵或沙粒。

2.汽水罐盡量保持平滑，不要有凹痕。

3.本演示節拍器調整至最短的週期(每分鐘208次)，以縮短時間。

4.可同本網站的念力擺、單擺與扭擺、耦合擺——單擺篇、誰最搖擺比較。

   參考資料  SynchronizationofMetronomes,AmericanJournalofPhysics70(10)992-1000October(2002).J.Panrtaleone  SynchronizationofMetronomes    製作 朱慶琪    指導老師 朱慶琪    撰稿 杜宗勳   Twitter 相關文章 物理 平行軸定理 物理 向心力?離心力? 物理 隨意平衡秤 物理 誰比較快?(斜面運動篇) 物理 混沌擺(紊亂擺) 2013-PoweredbyFreeJoomlaTemplates.AllRightsReserved.