一种可自由改变受力点数量和位置的磁混沌摆的制作方法

本实用新型涉及一种混沌摆的新型物理演示实验装置，特别是涉及一种可自由改变受力点数量和位置的磁混沌摆，该装置能演示单受力点、双受力点和多受力点作用下的混沌摆动现象。

背景技术：

磁混沌摆是一种常用的物理演示实验装置，用于演示金属球在非线性力或多中心力作用下出现的运动轨迹不可预测的混沌现象，在物理教学和科技场馆中广泛应用。

参照图1一种常见的磁混沌摆结构原理图，在单摆的基础上，在底板（A）上用环氧树脂胶或螺钉固定若干个纽扣形永磁铁（B），单摆摆球（C）采用可磁化的金属球，磁铁可通过磁力作用影响摆球的运动状态，由于磁力的非线性效应，摆球的运动轨迹难以预测，出现混沌现象。

实际上，磁混沌摆中的磁铁为摆球运动混沌轨迹的吸引子，摆球最终会停止在某个磁铁的上方，故磁铁的数量、磁铁间的距离、磁铁的分布形式等都会对摆球的运动轨迹产生影响。但传统的磁混沌摆要么固定了磁铁的数量和位置，一旦制作完成就无法改变；或者是数量虽可改变，但磁铁间的距离和磁铁的分布形式不能定量确定，同时由于磁铁之间相互吸引的原因，无法同时放置多个磁铁，不便于观察多中心的混沌摆现象。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种可自由改变受力点数量和位置的磁混沌摆，该混沌摆能演示单受力点、双受力点和多受力点时摆球摆动的混沌现象。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种可自由改变受力点数量和位置的磁混沌摆，包括底板、多孔板、上盖板、立柱、横杆、摆绳、金属摆球和磁铁，其中多孔板固定在底板和上盖板之间，多孔板的一个或多个孔内放置有磁铁，所述立柱固定在多孔板上，横杆一端安装在立柱上，横杆另一端连接摆绳的一端，摆绳的另一端连接金属摆球。

磁铁放置在多孔板的孔内，在底板和上盖板的夹持下保持位置不变，当仅有一个孔内放置有永磁铁，则本磁混沌摆能演示单受力点时摆球摆动的混沌现象，当多孔板有两个孔的孔内分别放置有永磁铁，则本磁混沌摆能演示双受力点时摆球摆动的混沌现象；当多孔板的若干个孔内分别放置有永磁铁，则本磁混沌摆能演示多受力点时摆球摆动的混沌现象。

优选地，所述多孔板上均匀设置有N行M列个圆孔，且各圆孔到相邻圆孔间的距离相等。每个圆孔的位置可以放置一个磁铁，由于圆孔按行列的形式排布，圆孔间的距离相等，故不需要尺子就可以定量确定磁铁之间的距离。单摆摆球采用可以被磁化的金属球，在磁铁磁力的作用下改变摆动的轨迹，故根据磁铁的数量，可以演示单、双、多受力点情况下的混沌摆现象。

优选地，所述多孔板为矩形状，其中所述立柱固定在多孔板的一个顶角处。

优选地，所述多孔板通过容易拆卸的羊角螺母固定在底板和上盖板之间，可徒手拆卸羊角螺钉，便于在实验过程中放置磁铁。

容易通过改变磁铁的数量和位置改变金属摆球受力点的数量、距离以及受力点的排布方式，摆球在摆动过程中将受到磁铁磁力的作用而呈现出复杂的轨迹，从而演示多种受力点形式下的混沌摆动现象。

优选地，所述上盖板为透明有机玻璃，在实验时，可以透过玻璃观察磁铁（即受力点）的位置。

优选的，所述横杆的高度和摆绳的长度可调，以保证摆球尽可能靠近磁铁而不碰到上盖板，使摆球所受的磁力尽可能地大。

与现有磁混沌摆相比，本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型的有益效果是：本实用新型采用组合式的结构，特别是采用多孔板来放置磁铁，故可以定量调节磁混沌摆中受力点的数量、距离以及分布形式。

（2）本实用新型除了可以演示传统磁混沌摆的摆动现象外，还可以演示单受力点至多个受力点情况下的混沌摆现象。

附图说明

图1是传统固定受力点磁混沌摆的原理图

图2是本实用新型一种可自由改变受力点数量和位置的磁混沌摆的立体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图2的结构示意图，附图中各部件的标记为：1-底板、2-多孔板、3-透明上盖板、4-立柱、5-横杆、6-摆绳、7-摆球、8-羊角螺钉、9-磁铁。

一种可自由改变受力点数量和位置的磁混沌摆，由底板1、多孔板2、透明上盖板3、立柱4、横杆5、摆绳6、摆球7、羊角螺钉8和磁铁9等主要组件构成，上盖板3用有机玻璃制成，摆球7采用可以被磁化的金属小球制成。底板1和多孔板2用螺丝固定，需要工具才可以拆卸。根据实验的需要在多孔板中放置磁铁9后，盖上透明上盖板3再用羊角螺钉8固定，则磁铁9在底板1、多孔板2和上盖板3的共同作用下保持位置不变；其中本实施例中的磁铁9为纽扣形磁铁，以放置在多孔板2上的圆孔内

本实施例中，摆球7采用可以被磁化的金属小球，调节横杆5的高低和摆绳6的长度，使得摆绳6垂直向下时摆球7的位置尽可能接近但又不接触透明上盖板3的上表面，则摆球在摆动过程中所受的磁力最大。用手拿着摆球7使其偏离平衡位置并释放，则摆球开始摆动，并在磁铁9磁力的作用下不断改变轨迹，因磁力的非线性效应呈现出混沌的现象。实验过程中，多孔板上均匀设置有N行M列100个圆孔，且各圆孔到相邻圆孔间的距离相等。每个圆孔的位置可以放置一个磁铁，由于圆孔按行列的形式排布，圆孔间的距离相等，故不需要尺子就可以定量确定磁铁之间的距离。单摆摆球采用可以被磁化的金属球，在磁铁磁力的作用下改变摆动的轨迹，故可以通过改变纽扣型磁铁的数量和位置，就可以演示单受力点至最多100个受力点情况下的混沌摆现象。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。