不可思议的多球摆
---------摆浪（Pendulum Waves）
12个钢球组成的摆浪，就像星空中的12星座一些绚丽夺目，充满和谐，对称之美；利用动量与单摆的周期性弹奏出一曲物理学的钢琴曲——星空。
视频放在这儿
缘起
这个小制作是我们格物致知社物理小组做的。当初是在网上看到摆浪，觉得很神奇，于是决定仿制一个，当然不是照抄啦。
小组成员：
理论大神——耿晨华（华仔）
神一般的存在，任何物理难题，数学难题在他面前有如薄纸一张，吹弹可破。本小组所有实验的理论解释权都归他所有。
能工巧匠——叶华成（也是华仔）
青春可爱，阳光帅气的大男孩，容貌胜过刘德华，身材堪比郭富城，最重要的是他有一颗慧心和一双巧手，无论看似多么复杂的机械机构，在他面前有人孩童堆起的乐高积木，所以无论是拆卸，组装还是DIY，只有你想不到，没有他做不到！另外本小组的各种部件的专利权归他所有。
美丽与智慧的化身——苏莉娅
美丽，阳光的大妹子，尽管理论不及耿大神，动手不及华巨匠，但有着一颗孜孜不倦的求知的心，另外在我们的实验过程当中起到了推波助澜，活跃气氛，调节男女比例的作用。另外，本小组的所有代言权归她所有。
人民的公仆：杨文斌
作为一个公仆，我的责任就是为本小组提供坚实的后勤保障，比如给他们端个茶，送个水啊，购买实验器材啊，给学长买个萌，以求资金，求场地神马的。鉴于本人才疏学浅，理论知识极其薄弱，同时有生得一双笨手脚，所以无法对本小组提供任何的实际支持，对此我深表惭愧，但小组成员对我不离不弃，令我感激涕零，遂立志做好人民的公仆。大家不需要记住我，只需要记住本小组花了钱的东西都归我所有。。。。。。
摆浪简介
众所周知的是单摆具有周期性，那么将多个摆长不同，但有规律的单摆组合在一起会是神马情况呢？这就是摆浪，多个摆的周期性附和在一起，重复而又有变化，组成各种美丽的图案。
12个球摆长分别为：（从低到高）（单位cm）
31.0
32.6
34.2
35.9
37.6
39.3
41.1
42.9
44.7
46.6
48.5
50.5
摆的运动过程：
先做蛇形运动，一开始只有一个波峰，之后波峰逐渐增多，两个，三个，四个，随后逐渐相邻的球发生分离，（这时已经很难分清究竟有几个波峰了）但对于所有的球依然具有对称性，协调性。整个系统的运动依然有规律，然后渐渐的分为三组，又慢慢的变成两组，然后运动过程反演，即又由两组变为三组，相邻的球逐渐恢复蛇形运动，最后在平衡位置复原，完成一个周期的运动。
基本原理及公式
T=2π（l/g）½
T=t0+i*△t
Li=g/（4π²）（t0 + i*△t）²
t0 =1.09s △t=0.028s
工具材料
工具：
剪刀，热熔胶，钳子，电烙铁。
材料：
衣架，六角螺母若干，32mm钢球12个，一盒彩色回形针，一盒鱼线
制作过程
1. 用热熔胶将13个六角螺母粘到不锈钢横梁上（图）
2. 将12个六角螺母用热熔胶粘到钢球上（图）
3. 制作微调装置（图）
4. 绑线，做大致估计（图）
5. 调节与校准
微调装置（亮点也是重点）
利用万能的回形针制作的小机械，虽然形状诡异，但效果奇佳。欢迎各位童鞋提出更好的建议。
之前在网上看到的那个视频中的装置是没有微调装置的，但是我们经过做实验发现，有一个微调装置对于更快，更好的完成这个制作是至关重要的。因为绑线的时候由于视觉上以及操作上原因是很容易造成误差的，而且这个装置对于误差的容忍并不是很高。
我们做的微调装置像显微镜一样，是有粗调节和细调节的，利用小零件各部分上的环绕周长不同可以实现不同精度的调节。
调节与校准
先进行粗调节，调节到目测误差不大的时候，进行摆动实验，如果与预期效果相差较多，则根据快慢进行调节，如果快了，就将弦线伸长；如果慢了，就将它缩短。
胜利的果实
这就是我们最终的成果了，尽管在一些位置上有着不太明显的脱节，但各个阶段依然层次分明，富有对称性，周期性，还是能体现物理之美的。
下一步的打算：设想与困难
在接下来的实验中，我们主要有两套设想：
一．在原有钢球的底下再连一个球，做成一套一摆双球的多球摆，使之更加富于变化。
存在的困难：
首先是理论方面的，两个球的摆的周期可以通过计算得到，但由于解不是线性的（或者近似线性的），如何使整个装置在时间（周期）和空间（摆长）上协调统一实在是一个不太好解决的理论问题。
其次实际操作中的困难：
增加一个球后单个摆的不稳定性会降低，这样会对周期重复造成不小的影响，另外也增加了球与球相撞的可能。还有球的数量增多后，运动的规律性是否易于观察也是个不小的问题。
二．使装置发声（最好是奏出乐音）
现在有这样几种方法：
1. 利用摩擦：在实验的过程中我们发现有时候弦线会与微调装置发生刮擦，发出声音。
所以，我们想能否利用这一现象，将鱼线换成弦乐器的弦，再做一点小的改动使之发声
存在的困难：
首先摩擦会损耗能量，这会影响摆的整体运动。其次，这样所发出的声音微乎其微，效果也不是很明显。
2. 使摆线振动发声
也是利用弦线或空气振动会发声的原理。
存在的困难：
同样的依然有能量的损失，而且会比第一种方法更明显。我们也想能否用外加驱动力的方法来补充能量，但目前仅停留在理论阶段。
3. 在原来的钢球下加装风铃
这个方法简单，可操作性也更强，但是却无法体现物理学的美丽与神奇，另外会有投机取巧的嫌疑，我们所追求的也并非仅仅是使它发声这个结果，我们希望在做实验的同时更多的去探索物理学的奥秘。
所以这种方法应该会作为一种万不得已的方法来使用。
我们小组之后的实验进程我都会尽可能的写到网站上来与大家交流，也希望大家能对我们小组的实验提出宝贵的建议。
谢谢大家(=^ ^=)
第二篇：《三线摆》实验报告
《三线摆》实验报告
一、 实验原理
根据能量守恒定律或者刚体转动定律都可以推出下圆盘绕中心轴的转动惯量
其中，m0为下圆盘的质量；r和R分别为上下悬点离各自圆盘中心的距离，本实验中就是上下圆盘的半径；H为平衡时上下圆盘间的垂直距离；T0为下圆盘的摆动周期；g为重力加速度，为9.80m·s-2。
将质量为m的待测刚体放在下圆盘上，并使它的质心位于中心轴上。测出此时的摆动周期T和上下圆盘之间的距离H1，则待测刚体和下圆盘对中心轴的总转动惯量
待测刚体对中心轴的转动惯量
二、 实验任务
1． 用三线摆测定下圆盘对中心轴的转动惯量和大钢球对其质心轴的转动惯量。要求测得的大刚球的转动惯量值与理论计算值
之间的相对误差不大于5%。
2． 用三线摆验证平行轴定理
。
三、 实验步骤和数据记录
1． 估计测量周期时所需要的摆动次数。
各个数据的不确定度分别是：
要求
并且估测到（测10个周期）
于是得到
于是取n=100。
2． 下圆盘的质量m0=79.58g
上圆盘的半径r=14.70㎜
下圆盘的半径R=33.98㎜
平衡时上下圆盘间的垂直距离H=401.04㎜
下圆盘的摆动周期T0
下圆盘对中心轴的转动惯量
3． 将钢球放在圆盘上，使其质心和中心轴重合：
钢球的质量m=111.77g
钢球的半径r1=15.08㎜
钢球相对中心轴的转动惯量理论值
上下圆盘间的垂直距离H1=403.38㎜
钢球和下圆盘的摆动周期T1
钢球和下圆盘相对中心轴的转动惯量
钢球相对中心轴的转动惯量实验值
相对误差ΔJ=25%
4． 将3个同样大小的钢球纺织3在均匀分布于下圆盘圆周上的三个孔上：
三个钢球的总质量m2=107.57g
小钢球的半径r2=10.32㎜（平均值）
球盘心距R1=21.65㎜
上下圆盘间的垂直距离H2=404.12㎜
三个钢球和下圆盘的摆动周期T2
三个钢球和下圆盘相对中心轴的转动惯量
一个钢球相对中心轴的转动惯量实验值
一个钢球相对中心轴的转动惯量由平行轴定理给出的理论值
相对误差ΔJ=22%
实验结果和理论值很不符合！
四、 讨论
钢球的质量由电子天平给出，半径测了6次，R和r由实验室给出，错误的可能性不大；唯一可能出错的确实是周期，但是周期事实上测了十几次，选出的中间数值。后来发现结果异常后，又重做了一次，结果和第五次的100485一致。
事实上，我一直怀疑周期应该更短才合理。在实验过程中，发现起始振幅越大，周期就越长。这是由于较大摆角不大满足近似条件而引起的。那么不妨尝试一下实验任务2中得到的周期最小值98524.9（该数值是最小值而被剔除），那么得到的J1=5.80×10-5kg·m。于是得到钢球的转动惯量J=1.14×10-5kg·m。相对误差是12%，仍然很大。
对于任务3，测得的周期最小值是134082。得到J2=1.032×10-4kg·m。那么得到Jx=5.66×10-5kg·m。相对误差是11%，也是很大。这两个数据表明，并不是因为振幅太大导致摆角大无法满足近似而导致实验失败的。
确切原因还不是很明了，希望可以重新做一次。事实上，在做的过程中有这种不好的感觉，已经不断调整系统重新测量了，但结果好像都没怎么变。
另外，周期值的测量，标准方差太大了。