共振秋千

本展項(xiàng)和“龍形擺”、“彈簧擺”組成運(yùn)動(dòng)之律展區(qū)中的振動(dòng)分主題。展項(xiàng)從振動(dòng)中最基礎(chǔ)的概念——頻率出發(fā)，介紹共振，以及共振中的能量轉(zhuǎn)換。使參與者對(duì)振動(dòng)的認(rèn)識(shí)有一個(gè)清晰的脈絡(luò)?！褒埿螖[”通過(guò)一組擺長(zhǎng)不同的小球介紹振動(dòng)中最基礎(chǔ)的頻率的概念，以及對(duì)于最常見(jiàn)機(jī)械振動(dòng)——單擺來(lái)講，影響振動(dòng)頻率的因素是什么？“共振秋千”通過(guò)一個(gè)原理實(shí)驗(yàn)類(lèi)展品和一個(gè)觀眾體驗(yàn)類(lèi)展品，使觀眾從多角度了解共振這個(gè)科學(xué)內(nèi)容?！皬椈蓴[”以看似神奇的現(xiàn)象介紹共振中產(chǎn)生的能量間的轉(zhuǎn)換。

經(jīng)原型試驗(yàn)得出，單擺球體的重量

展項(xiàng)由共振秋千和共振擺實(shí)驗(yàn)構(gòu)成。

1、共振秋千：

由固定支架、懸掛支架、分別裝置于懸掛支架兩端的秋千和單擺構(gòu)成。

此展項(xiàng)為純機(jī)械結(jié)構(gòu)，懸掛支架懸掛于固定支架上，秋千座椅和單擺分別裝置于懸掛支架的兩端。在共振秋千的參與活動(dòng)中，秋千一端為主動(dòng)擺，單擺一端為從動(dòng)擺。主動(dòng)擺由參與者自行擺動(dòng)，主動(dòng)擺前后擺動(dòng)，運(yùn)動(dòng)引起懸掛支架周期性的擺動(dòng)，由于從動(dòng)擺的振動(dòng)頻率與主動(dòng)擺的振動(dòng)頻率基本相同，使從動(dòng)擺的懸點(diǎn)受到周期性變化的策動(dòng)力的作用，從而產(chǎn)生擺動(dòng)，在體驗(yàn)活動(dòng)中了解共振現(xiàn)象及產(chǎn)生共振的條件。

原型試驗(yàn)證明，擺球的重量為50kg左右時(shí)，主動(dòng)擺的總重量在80-150kg的情況下，主動(dòng)擺的擺弧為正負(fù)30-45°，從動(dòng)擺（擺球）的擺弧為正負(fù)30-40°

參與者操作步驟為：

1>坐上秋千，雙手扶穩(wěn)

2>雙腳著地，推動(dòng)秋千向后旋轉(zhuǎn)45°以上

3>雙腳離地，讓秋千自由擺動(dòng)

4>雙腳點(diǎn)地給秋千的擺動(dòng)提供動(dòng)力補(bǔ)償

5>待秋千停穩(wěn)后，雙腳著地離開(kāi)秋千

2、共振擺實(shí)驗(yàn)：

由共同懸掛在一個(gè)懸掛支架上的7個(gè)擺長(zhǎng)不同的單擺構(gòu)成。其中第一個(gè)為重?cái)[即主動(dòng)擺，其余6個(gè)為輕擺。

參與者首先通過(guò)調(diào)節(jié)帶扣機(jī)構(gòu)（原理同書(shū)包帶扣）拉動(dòng)繩子，調(diào)節(jié)主動(dòng)擺的擺長(zhǎng)，之后操作重?cái)[擺動(dòng)，其他輕擺通過(guò)各自懸點(diǎn)，受到周期性變化的策動(dòng)力作用，當(dāng)某一個(gè)或多個(gè)從動(dòng)擺固有頻率與重?cái)[的固有頻率相同時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生明顯的振動(dòng)。

參與者操作步驟為：

1>拉動(dòng)繩子，調(diào)節(jié)重?cái)[懸掛高度

2>拉起重?cái)[然后放開(kāi)，使其輕輕擺動(dòng)

3>觀看輕擺擺動(dòng)情況

產(chǎn)生共振的重要條件之一，就是要有彈性，而且一件物體受外來(lái)的頻率作用時(shí)，它的頻率要與后者的頻率相同或基本相近。從總體上來(lái)看，這宇宙的大多數(shù)物質(zhì)是有彈性的，大到行星小到原子，幾乎都能以一個(gè)或多個(gè)固有頻率來(lái)振動(dòng)。

共振現(xiàn)象也可以說(shuō)是一種宇宙間最普遍和最頻繁的自然現(xiàn)象之一，所以在某種程度上甚至可以這么說(shuō)，是共振產(chǎn)生了宇宙和世間萬(wàn)物，沒(méi)有共振就沒(méi)有世界。

彩色三維效果圖（要求每邊可坐2人）