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魔力科学小实验易拉罐做的耦合共振摆你追我赶

2019-01-28 11:29 来源:未知

  19世纪初,一队拿破仑士兵在指挥官的口令下,迈着威武雄壮、整齐划一的步伐,通过法国昂热市一座大桥。快走到桥中间时,桥梁突然发生强烈的颤动并且最终断裂坍塌,造成许多官兵和市民落入水中丧生。

  好端端的桥梁为何会突然断裂坍塌呢?作为一名爱探索爱实践的小小科学家,我们当然不会放弃任何一个科学探究的机会,今天我们就通过实验来实际验证一下,并分析一下它背后的科学原理~

  通过实验你会发现:放手后,被抬高的易拉罐开始剧烈摆动起来,而第二个原本静止的易拉罐,也慢慢开始摆动起来,而且摆动幅度逐渐加大。随着第一个易拉罐摆幅逐渐减小,第二个易拉罐摆幅超过第一个。一段时间后,第二个易拉罐摆幅开始减小,第一个开始增大并超过第二个。在两个易拉罐最终停下来之前,上述过程反复交替出现。

  上述装置在物理学上也被称为耦合共振摆装置,由于摩擦及空气阻力,第一个易拉罐即驱动摆的能量有限,当满足理想耦合条件时,能量将在驱动摆与受迫振动部分之间来回传递,于是就出现了两个易拉罐摆幅大小交替出现的现象。

  更多资料可参考下文:王浙伟 “受迫振动、共振”演示实验的研究与改进 温州 基础教育研究2009.10

  原来,造成断桥惨剧的罪魁祸首正是共振。因为大队士兵齐步走时,产生的频率正好与大桥的固有频率一致,从而使桥的振动加强,当振幅超过桥梁的抗压力时,桥就断裂了。因此后来的军队通过桥梁时,不再齐步通过。

  好了,今天的小实验就到这里吧,欢迎大朋友陪小朋友积极动手实践,在家做实验,学科学,并秀出你的实验作品!

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