咿呀转转机运动特性的研究

第30届国际青年物理学家锦标赛(30st IYPT)中的第14题咿呀转转机是一道有趣的题目,它可以演示两个沿着互相垂直方向的正弦振动合成的利萨如图轨迹。咿呀转转机被分为带有凹槽的木棒和滑动杆、螺旋桨两个部分。咿呀转转机的运动可以由动力学方程来描述。通过控制不同的变量如阻尼系数、滑动杆和凹槽的碰撞频率以及大头钉与螺旋桨孔径的半径比等,可对咿呀转转机进行一系列的实验研究。研究发现:为了使螺旋桨达到稳定的旋转状态,阻尼系数要尽可能的小;通过增大碰撞频率和减小半径比,可以增大螺旋桨的角速度;带凹槽木棒末端形变造成的移动轨迹近似为一个椭圆。