机械混沌摆的设计与制作
理学院
Design and manufacture of mechanical chaotic pendulum
本项目来自杨胡江老师多年来在物理实验教学方面的经验及创造。我校物理实验中心用同济大学研制的BG-2 型玻尔共振仪开设“用玻尔共振仪研究物体的受迫振动”实验已15 年,在此基础上,杨老师研究在摆轮上添加重物来将此装置改造成为非线性扭摆也已经有10 年之久。在这10 年中,这套装置一直是我们创新性教育的重要内容,作为选修内容长期为本科生开设。多年来的点滴积累,使我们的装置从最初的偶然能调出一次混沌状态,到现在的实验现象越来越稳定,且能清晰的看到实验系统从周期态经过倍周期分岔进入混沌的完整过程,同时还看到了非线性系统的多态共存等现象,我们认为已经可以作为一个高年级本科生了解非线性系统的机械装置,值得推广。目前,我们已经将此实验作为物理专业高年级本科生的选做实验内容予以推广。
在此基础上,我们决定重新设计并制作一台用LabVIEW控制的机械混混沌摆,使它满足:可测量扭簧的回复力与角度的关系、系统摩擦力的大小,可软件控制系统的驱动频率,实时观察摆轮的运动状态,观察倍周期分岔进入混沌的现象。