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耦合振盪器於磁場內的運動與理論模型探討

科展類別

全國中小學科展作品

屆次

第63屆--民國112年

科別

物理與天文學科

得獎情形

探究精神獎

學校名稱

高雄市立高雄高級中學

指導老師

盧政良;高執貴

作者

許翊聖;邱郁惪;黃聖祐

關鍵字

耦合振盪、傅立葉分析、磁力

摘要或動機

此研究針對磁力耦合振盪器進行理論建構與實驗設計,在理論建構中,我們先以彈力作為外力並推導公式,與實驗數據擬合後發現擬合參數極具參考價值。將磁力引入系統並推導公式,發現其與實驗數值擬合效果也極好。融合上述公式與參數後推廣出能描述振盪器運動模式之運動方程式,以Python數值模擬發現,此方程式與數據十分吻合且能產生波包與頻率下降等真實情況,故推論該運動方程式是有一定價值的。在傅立葉分析中發現了簡正模之應用,且當磁鐵初始距離越短或磁力強度越大時,振盪頻率都會有所提升,而初始位移不會造成影響。而本研究的成果將可透過一已知磁性量值之磁鐵求出另一板簧上物質之磁性量值,進而應用到新型機械式磁性雙板簧的懸臂磁力計設計。

051806.pdf

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