13. Friction Oscillator

• 指导老师：俞熹

• A massive object is placed onto two identical parallel horizontal cylinders. The two cylinders each rotate with the same angular velocity, but in opposite directions. Investigate how the motion of the object on the cylinders depends on the relevant parameters.
• 翻译：一个重物被放置在两个相同的平行的水平圆柱体上。两个圆柱体以相同的角速度旋转，但方向相反。调查物体在圆柱体上的运动如何取决于相关参数。

• 袁马轲 陈泊任 夏浩

该题目需要分类讨论，具体如下：

1. 两圆柱转动方向（都向里转&都向外转）
2. 重物初始位置（居中&偏向一边）

可能涉及的参数：

1. 角速度（当角速度很大时会怎样？不给予动力，圆柱做减角速度运动时会怎样？）
2. 动摩擦因数（而且在实际情况下，干摩擦中μ会随相对速度变化，可能导致重物运动偏离简谐振动）
3. 重物质量
4. ？重物长度
5. 重物是否规则

file:///D:/Friction%20Oscillator核心模型/Friction%20Oscillator核心模型.pdf

• 文件要通过上传才行, 本地文件访问不了的. — 俞熹 2019/10/23 09:23
• 好的，感谢老师提醒。ymk 2019/10/26

• https://aapt.scitation.org/doi/suppl/10.1119/1.5008862
• 其中Supplemental 一栏中提及摩擦振子的反常行为，是一个可以探究的问题。——2019/10/15 YMK
• https://mp.weixin.qq.com/s/si6kU7IVVc3ombPFrxPVOw
• 其中实验装置中保证两圆柱体角速度大小相同的方案值得借鉴，保证物体做一维运动的方法也值得借鉴。——2019/10/15 YMK
• 如何控制这样一个问题——在摩擦过程中，温度变化，动摩擦因数变化，或者，把温度作为一个参数——2019/10/17 XH

1.
2.
3.

• 质量m：电子天平测量即可达到很高精度。
• 动摩擦因数μ：可以采用经典方法测量。（动摩擦因数的改变可以在重物底部粘贴不同材料）
• 轮心距：刻度尺测量。
• /*用游标卡尺测直径会精确一点 — xh 2019/10/26
• /*注意是轮心距而非直径诶 — ymk 2019/10/27
• 重力加速度：上海地区约为9.7964kg·m·s^(-2)

• 电动机：理论上转速不影响结果，但考虑到转速过大可能会使物体跳起，个人认为应该进行一般转速实验和高转速实验，但我对转速尚无概念认知，初步实验个人认为转速每秒10圈即可。
• /*购买调速电机？可以省很多事\(￣︶￣*\))——xh 2019/10/30
• 两个圆柱体：应该可以接电动机，尚未想到合适的器材。
• 重物：下表面要平整，初步实验用规则物体。
• 保证两圆柱体角速度相同的装置：橡皮筋？

• 手机录制视频，tracker处理。
• 角速度测量其实可以通过在圆柱边缘标记再利用tracker追踪间接得到，而且角速度理论上并不影响结果，初步实验中不必测量准确。

• 所以现在核心问题是究竟用什么来做圆柱体，以及如何固定它们并连接电动机，以及如何保证角速度大小相等。个人认为重物质量的选择，角速度相同的实现等还应在实验中摸索，建议想好圆柱体选材后就开始着手实验。希望大家提出改进意见，群策群力。——ymk 2019/10/26