盪鞦韆
鞦韆如何越盪越高？
目的
藉由本實驗裝置，瞭解盪鞦韆能越盪越高之原理。
實驗
實驗裝置：準備一個一端繫有鐵球的單擺，將另一端穿過支架上端的固定圓環，使成一端能用手拉動之單擺。
- 先給予鐵球一個小擺幅。
- 接著用手週期性地拉動鐵球，應該如何拉才能讓鐵球越盪越高？
×實驗演示
原理思考
欲使鐵球越盪越高，手拉動的方式是否有一規則可循？或是可隨意拉動？
×原理探究
欲使鐵球的擺幅變大，手拉動的規則是：當鐵球盪經過中央最低點時拉上，至兩端最高點時下放，盪回來又經過中央最低點時再拉上…..以此為週期持續拉動，就能增強擺幅(如圖所示)，而單擺可持續擺動甚至越盪越高。
原因如圖，當鐵球經過最低點A時，手拉動使鐵球重心上升了小距離d，此時就對重力系統做了「正功」。在A點時，速度最大，繩張力
而當鐵球盪至B點，手正好將繩子回放長度，鐵球重心下降，對重力系統做了「負功」，此時繩張力
由以上可知，我們所作的正功比負功大，因此，週期性的做此動作，就會持續為系統輸入能量，產生所謂的共振，鞦韆也就會越盪越高了。
討論
- 能否應用本實驗原理，說明盪鞦韆如何越盪越高？
- 鞦韆盪至最低點時，人是否應站起使重心上升(對系統做正功)；盪至兩端點時，人是否應蹲下使重心下降(對系統作負功)?
- 若相反操作：到兩端提時高重心(增加位能)，到中央時讓重心下降，則於端點增加的位能可否轉成動能? 可否盪更高?
- 在本實驗中，若持續操作讓鐵球越盪越高，可以盪到三百六十度或甚至超過嗎?
- 固定的拉動頻率，有可能讓單擺形成非週期的振盪嗎?
關於實驗
有一種兩小球中間以細繩相連的玩具，提起中央點讓兩球相碰而彈開。相撞時提起，將使其越彈越開。
參考資料
- R.M. Sutton,"Demonstration experiments in physics"
- 圖解生活物理世界
製作
V.1 戴嘉言，2009年5月
示範
戴嘉言
指導老師
陳泰利
撰稿
戴嘉言
