摆 1 110° · 1.00 m · 1.00 kg
110°
1.00 m
1.00 kg
摆 2 150° · 1.00 m · 1.00 kg
150°
70°
1.00 m
1.00 kg
0.80 rad/s
9.81 m/s²
0.00
1.00×
8 s

关于 3D 双摆的更多信息

3D 双摆

两根轻臂挂着两个摆锤,可以朝任意方向自由摆动。下方的摆锤绕圈、翻过顶部,在空间中画出一条永不重复的缠绕轨迹。在一毫米外启动第二个摆,几秒之内,两者就会走上完全不同的路。 拖动可在 3D 中转动摆,滚动或双指捏合可缩放。摆 1 和摆 2 的角度、扭转和旋转决定摆怎样放开。打开孪生摆,可在 1 mm 外启动第二个摆,看两者渐渐分开。

它是如何运作的

  1. 打开此页,摆已经在摆动。拖动画面可以转动它,从任意一侧观看轨迹。
  2. 设置摆 1 和摆 2 的角度、扭转和旋转,选择摆放开的方式,或者选择一个收藏,例如平稳圆锥。
  3. 打开孪生摆,在 1 mm 外启动第二个摆,读出两者相距多远。然后保存 PNG。

朝每个方向自由摆动

普通的双摆只在一个平面内摆动。这里每根臂都能朝任意方向摆动,就像绳子上的小球。扭转让下臂偏向一侧,旋转则给整个摆一个绕竖直轴的推动。两者都没有时,运动保持在平面内,和经典双摆一样。

保持不变的两个数

重力竖直向下拉,臂只沿自身长度方向拉。所以有两个量守恒:总能量,以及绕竖直轴的角动量。读数会显示这两个量。在你加上阻尼之前,能量一直保持在 100%。

蝴蝶效应

打开孪生摆。第二个摆开始时,下臂多转了千分之一弧度,也就是在 1 m 长的臂上差 1 mm。最初几秒,两个摆像一个整体一样运动。然后差距一次又一次地放大,很快它们就以完全不同的方式摆动。这就是混沌:规律是精确的,结果却以不可能达到的精度依赖于起点。

常见问题

什么是双球面摆?

一种双摆,它的臂可以朝任意方向摆动,而不是只在一个平面内。每个摆锤都在以它的悬挂点为中心的球面上运动。

为什么平稳圆锥看起来这么平静?

它让两根臂正好从重力与转动相平衡的角度开始,所以它们以恒定的速率绕竖直轴转动。这是这个摆为数不多的有序运动之一。

模拟会损失能量吗?

本身不会。没有阻尼时,能量读数保持在 100.0%。每一步之后,臂都会被调回精确的长度,所以它们从不伸长。

能让它只在平面内摆动吗?

能。把扭转和旋转设为 0,摆就会在一个平面内摆动,和经典双摆一样。

这会上传什么吗?

不会。摆画在你浏览器里的画布上。保存会下载 PNG。编辑会在 PictorX 编辑器中打开那张图。

准备好尝试了吗?

在浏览器中打开 PictorX — 无需安装,无需信用卡即可启动。

前往编辑器