耦合摆

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关于这个模拟实验

耦合摆使用完整非线性方程，展示两根由弹簧相连的相同摆。学生设定弹簧常数、振幅和起始模式：能量转移、同相或反相。地面条形显示每根摆所占的能量份额，读数给出两个简正模式频率、能量交换周期和总能量。它说明了简正模式、拍和共振，以及较弱耦合如何带来缓慢而完整的能量交换。

学生可以探索什么

从“能量转移”模式开始，观察能量条交替换边。
增大弹簧 k，看“能量交换周期”读数如何变化。
选择同相模式，注意两根摆之间没有能量转移。
选择反相模式，将其频率与同相模式进行比较。
改变振幅，检查交换周期是否几乎保持不变。

学习目标

1描述能量如何在耦合振子之间转移。
2找出同相和反相的简正模式。
3联系较强耦合与更快能量交换的关系。
4把缓慢的能量交换解释为两个模式之间的拍。

教师常问的问题

耦合摆模拟免费吗？

是的。它免费，无需注册，可在任何现代浏览器中运行，包括教室电子白板和平板电脑。

为什么一根摆停下时另一根却在摆动？

这种运动是两个频率略有不同的简正模式的叠加。两者时而同步、时而错步，从而使能量在两根摆之间来回转移。

如何使用？

选择起始模式，然后调节弹簧劲度和振幅。观察地面上每根摆的能量条，并读取简正模式和交换周期的数值。

什么是简正模式？

简正模式是指系统各部分都以相同频率振动的一种模式。这里，两根摆要么同向摆动，要么反向摆动。

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