牛顿摆系统中能量衰减速率的研究

为了探究牛顿摆系统中能量衰减速率,以2019年全国大学生物理学术竞赛(CUPT)"牛顿摆"这一题目为基础,研究摆球的数量、材质和排列方式对牛顿摆衰减速率的影响。根据质量—弹簧模型用Matlab软件进行理论模拟;改变摆球的数量、半径大小、材质及排列方式等进行多种实验,用Tracker和Origin软件对实验数据进行分析,探究了牛顿摆系统中影响能量衰减速率的各种因素。研究结果表明:牛顿摆的衰减速率与摆球个数、摆球半径、拉起高度成正相关,与杨氏模量成负相关,与排列的整齐度成负相关。摆球之间的粘弹力及空气阻力是导致摆球停止的关键因素。