两个单摆通过一根水平弹簧连接在一起,就构成了耦合摆。在这个系统中,振动能量会通过弹簧在两个摆之间来回传递。
物理特征:当系统在一个摆静止、另一个摆摆动的情况下释放时,可以看到能量逐渐完全传递到另一个摆。这种现象在数学上可以看作是两个简正模式(同相和反相振动)的叠加结果。
实验指南
- 设置初始状态:在面板右侧输入两个摆的初始摆角(正负表示方向)。输入后按 回车键 (Enter) 确认。
- 特殊振动模式:
• 同相模式:设置摆角相同(如 10°, 10°),观察它们保持平行同步摆动。
• 反相模式:设置摆角相反(如 10°, -10°),观察它们相对运动,弹簧被最大程度压缩和拉伸。
- 能量交换:设置一个摆角为 0(如 10°, 0°),观察能量如何在两个摆之间完全交替传递。
- 实时图表:右侧图表实时显示了两个摆角随时间变化的曲线,展示了典型的“拍”现象。