course:interesting_problems:2017:topic6:start

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课题六 Fast Chain

A fast chain consisting of wooden blocks inclined relative to the vertical and connected by two threads (see Figure) is suspended vertically and then released. Compared to free fall, the chain falls faster when it is dropped onto a horizontal surface. Explain this phenomenon and investigate how the relevant parameters affect the motion.

!!!请大家看看课题资料里面的正式实验视频,对接下来的进展很有指导意义!!!

WEEKSUNMONTUEWEDTHUFRISAT
5 单棒实验 制作快链条 第三次小组讨论:快链条实验 进度报道 整理实验数据 整理实验数据
6 构建物理模型 构建物理模型 第四次小组讨论:分析实验数据 阶段性报告 撰写论文
7 撰写论文 第五次小组讨论:论文/结题报告 准备结题报告 准备结题报告
8 准备结题报告 第六次小组讨论:结题报告 结题报告
落实任务负责人DDL
AB胶 尤然 3.25
棉签 尤然 3.26
高速摄像机 李治达 3.28
背景板(墙壁) 李治达 3.28
马克笔(标记木棒) 尤然 3.28
桌子(碰撞平台) 李治达 3.28
强光手电 李治达 3.28
笔记本 尤然 3.28
tracker 尤然 3.28
进度报告 杜容瑢 3.29
阶段性报告 杜容瑢 4.1
可以把需要的条件、器材做成“Check List”(格式可参考上面的表格),以便检查、落实。乐永康 2017/03/25 23:10

讨论任务:
1 用AB胶加强链条
2 重拍视频,注意灯光/标尺/释放(没有提前粘好链条,有可能需要第二天实施)
3 分析视频,讨论理论模型,制定下一步计划

  懒组长来更页面啦!
  今日主要更新:对学长模型的初步整理。附件里找。
  进展意义:利用软件建模首先必然要求先对这个模型有初步的理论认识,前一段时间朱允铉学长给出了一个理论模型,由于组长有其他重要任务,一直没有处理这个模型,今天做了简要的整理,基本解释了   
  小角度条件下的快链条问题。感兴趣者可从页面下方下载相关文件进行查看。

这不是愚人节
今天有进展
1.安装了参数为 8,16cm的快链条
开发了新的快链条专利,利用ab胶,绳子做好标记涂上ab胶,穿过木棒,利用胶粘。
告别打结
2.对单棒的下落过程进行了高速摄像研究。开发了控制木棒下落角度的装置,设置了标尺对照。
3.朱学长进一步完善了理论模型,行业机密,恕不上传。
今天开发了好多专利,要发财了。具体细节视频图像敬请期待杜组长的后续补充。

讨论内容:
1 串链条
2 做快链条实验
3 用高速摄像机记录下落过程
4 简单讨论并分析实验结果

实验记录:
1 串链条时遇到了困难,不知道如何把木棒固定在绳子上以及固定是否牢固
2 不管用何种打结方法给链条打结,都一定要用AB胶加强
3 为了模拟链条不受到平面冲击的情形,在地面放上软垫
4 链条太长而层高有限,链条的下落距离较短,但这同时也保证了下落速度不会很大

附其中一种链条打结方法:
img_2158.jpg

内容:给50根木棍打孔,小孔距离边缘1cm。 注意安全!!!

实验器材: 高速摄像机/桌面/长木棍/标尺/笔记本/马克笔

实验内容: 将木棒斜着释放,用高速摄像机记录下落过程尤其是撞击过程中,木棒的运动情况。

实验器材: 短木棒/尼龙线/AB胶/棉签/A4纸/刻度尺/纸杯(配制胶水)

实验内容:
1 在地面上铺好A4纸
2 把绳子铺开
3 将木棒串进绳子中
4 用尺子量好位置并把木棒固定在纸上
5 配制胶水
6 用棉签把胶水填住洞口
7 等待12h逐根检查,确认粘连效果很好

img_2120.jpg

1 单棒实验:
单根棍子斜着落在桌面上,容易做实验,已确定参数,能做理论分析,也讲清楚物理模型。弄一根长一点的棍子,研究单根棍子斜着着地,两端的运动细节,这一步可能得出一些数据,也能帮助你们熟悉摄像技术和视频分析。

2 正式实验:
tracker/标记和标尺/高速摄像机在高速模式下,需要强光照射

3 打洞:
一楼车间钻床:打洞效率高/更容易控制方向

4 进度报告:
已完成哪些工作/遇到哪些困难/下一步工作计划(周三前交给小可学姐)

5 模型分析:

昨天受乐老师的启发,链的加速效应主要是由于杆和地面碰撞导致杆的角速度突然增加,边沿点的速度竖直分量突然加大导致“拉动”,之前那个建立的最简单的模型是地面无限粗糙,发生完全非弹性碰撞,以实验室系的碰撞点为参考点杆子碰撞前后角动量守恒,可得到碰后的角速度增量和质心速度改变量。改变量由theta和木棒几何参数决定。现在应该能够考虑将完全非弹性碰撞改为非弹性碰撞,引入一个碰撞参数,由实际材料性质决定,可以算出在给定参数下碰撞前后角速度的改变量,和具体实验情况做对比,进而建立出递推模型。这只是一个很简单的建模,不一定全面,大家再讨论讨论吧。——朱允铉

试试看推一个有碰撞系数的模型,这是考虑了有碰撞参数的情况,仍假设碰撞面绝对粗糙,由能量守恒导出参数e的取值范围。——朱允铉

6 反思总结:
(1)失败也应该有记录,不是只要记录“成功”的内容
(2)未必是方案不行,可能是你们做的方法不合理
(3)实验的记录应完整
(4)讨论过程中如何否决方案,也应该有记录
(5)来实验室前,要预先规划和讨论:本次实验需要做什么?哪些事情(设备、材料、方法)需要提前做准备?
(6)有些事情可以分头行动,不能因为“要约齐” 等着不能往前走!
(7)可以把需要的条件/器材做成checklist,格式可以参考网页上的表格,以便检查、落实
——乐老师

如何把木棒固定在绳子上?
1 木棒的孔太大,不能通过打结卡住
2 绳子太滑,很难打出死结
3 订书机配合锤子使用可以把绳子钉紧,但很难控制打钉位置,绳子也有滑动的风险
4 绕圈再打结可以把木棒一根根固定住,但是工作效率低下,工作量太大
5 AB胶有可能把绳子粘死在孔洞里

Acknowledgement: 乐老师、王小可学姐、朱允铉学长

img_2107.jpg

上周买的木棍到了,按原计划我们开始了实验。今天的任务主要是给50根木棍打孔。木棍参数参照尤然同学提供的文献总结。
惊人发现:李治达同学是一个打洞专家!!!尤然和杜容瑢的解锁人生新成就——使用电钻!

Acknowledgement:乐老师、卢书剑学长、朱允铉学长

杜容瑢.jpg 尤然.jpg

李治达.jpg

上一周我们每个人各自阅读了一篇参考文献,并且提取了它们的主要内容。今天在助教大大沈金辉的指导下,我们对阅读的内容进行了交流和讨论。首先,就阅读的情况来看,这几篇文献都是先从快链条的现象出发,通过构造变质量系统模型,构建并解出Lagrange方程组来解释快链条现象的。但是,模型存在很多问题,比如它们把实际情况过于理想化了,以及lagrange方程组过于复杂,不便于理解以及设计实验验证等等。而且我们三条咸鱼实在是对分析力学知之甚少,无法深入地理解作者庞大的方程组。所以最后我们决定:先不解释快链条现象的成因,而是通过实验验证快链条现象的存在,并对其相关参数的影响进行讨论。在这之后再根据实验结果和前人的研究,从理论上解释快链条现象。初步计划是本周完成器材参数的设计和购买。下周进行具体的实验。

头上连续四个半角空格(普通空格)是特殊格式符号!我这里用了两个全角空格!学习一下每行结尾的“强制分行”符。 — 乐永康 2017/03/15 23:02
建议把最新的进展放在前面,这样可以方便阅读。 — 沈金辉 2017/03/17 21:36
  1. 文献阅读进展汇报(一) —杜容瑢 2016.12.4
  2. 课题六-日程表 —尤然 2017.3.26
  3. 课题六-准备清单 —尤然 2017.3.26
  4. 单棒实验视频(惊艳!!!)
    尤然 2017/03/28 16:46
  5. 正式实验视频尤然 2017/04/01 17:34
杜容瑢能及时上传有关内容,很赞!网页格式编辑上可以稍微注意一下。 — 乐永康 2017/03/10 21:12
各位同学,可以把课题相关的文献上传上来,便于交流。我会在近期把整个目录的访问权限修改一下:改成有权限的同学才能访问。 — 乐永康 2017/03/10 21:48
我感觉315上传的照片还是蛮白的,没有作假! — 乐永康 2017/03/15 23:00
我觉得上传照片很不错,下次我也想放上我们课题合照,就是如果横向拼成一张照片更节约页面空间(仅是个人意见) — 刘晋榕 2017/03/17 16:09

>今天在组长有事的情况下尤然和李治达两位同学高效地完成了任务,很赞!希望大家能坚持下去,继续在工作中爆发洪荒之力喔;-)杜容瑢 2017/03/26 21:29

对你们在这个周末取得的进展,我也要点很多个赞!加油! — 乐永康 2017/03/26 22:30
谢谢乐老师和杜组长的点赞,我们一定继续加油!!=)尤然 2017/03/27 11:42
看到一下子进度推进这么多,我的课题13也要抓紧 — 刘晋榕 2017/03/28 13:43
请大家一定看看单棒实验视频,非常惊艳!!! — 尤然 2017/03/28 16:48
没有录单棒平行下落时的视频做对比? 录制视频的时候没有放标尺?— 乐永康 2017/03/28 22:02
单棒平行下落的视频还没录。录制的时候没有放标尺,下回录的时候注意。 — 杜容瑢 2017/03/29 12:15
我没有搞清楚怎么样的东西才算标尺,是尺子吗?我们录制单棒视频的时候放了标尺的,只是灯光不够,刻度完全看不到,除非用很黑很粗的笔在旁边的纸上标记刻度。我们录制正式实验的时候确实忘记放标尺了,下回注意。 — 尤然 2017/04/01 17:21
其实是灯光太强了,一片白,今天移动了下灯光,是可以看到标尺的 — 李治达 2017/04/01 23:30
行业机密什么的2333不是加了权限吗还怕什么;-)以及没有看出单棒视频的惊艳之处orz,求解释 — 杨宸 2017/04/04 18:18
还是朱学长厉害,没有大神的帮助我们的课题是不可能有新进展的。再次鸣谢! — 杜容瑢 2017/04/10 23:02
时间马上要到结题了,还有一些工作进展不顺,大家要撸起袖子加油干啦! — 杜容瑢 2017/04/10 23:02
下周就要汇报了,你们是否已有阶段性结果了?! — 乐永康 2017/04/13 22:28
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