各式各样的利萨茹曲线 每次我们喝完饮料,很快就会把塑料瓶扔掉。但是只要加一根绳子和一些沙子,塑料瓶就会向你展示出乎意料的美。
●材料
沙子、塑料瓶、绳子、颜料/色素(可选)。
●操作
1.把塑料瓶剪开来,在瓶盖上挖一个小洞,在瓶子的边缘也挖几个小洞方便挂绳子(小心手)。
2.在塑料瓶里放入沙子。没有沙子的话可以用有颜色的水代替。
3.把绳子穿在塑料瓶上,把绳子吊在高处,你就完成了一个单摆,然后就可以开始画画啦!
4.怎么画呢?让瓶子绕圆旋转,然后它就会在地面上画出美丽的曲线。
5.想要画出各式各样不同的曲线的话,你需要在绳子的末尾上再加2根长度相同的绳子,然后把它们绑在不同的地方。这样你就可以画出形态各异的曲线啦!
●原理
你得到的这些曲线叫做利萨茹曲线。利萨茹曲线是两个沿着互相垂直方向的正弦振动的合成的轨迹。
什么是正弦振动?
正弦振动就是从一个圆的最下面那个点沿着它的周长匀速走的时候,经过的坐标组成的曲线。
当一个单摆挂在那里在一个方向上运动的时候,它实际上在做正弦振动。
如果它同时在2个互相垂直的方向上做正弦振动,就和我们图片中的这样,那么2个正弦振动就会形成利萨茹曲线。
此外,单摆也在2个方向上做简谐运动(从数学上可以证明,简谐运动必然是正弦或余弦振动)。而你制作的这个单摆系统也有个高大上的名字,叫做谐波记录仪(Harmono-graph)。
简谐运动的意思是,不管你一开始把它拉得多远,它完成一次摆动所花的时间(周期)是固定不变的。而从物理学上来讲,单摆越长,它的周期就越长,也就是说完成一次摆动花的时间越长。想要改变画出的利萨茹图案,就需要改变2个方向上单摆的周期。
(实验君)