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双摆模拟器

双摆,在浏览器中实时运行:一个摆挂在另一个摆的末端,这就足以产生狂野的混沌运动。把两个摆锤拖到任意位置,点击播放,观察它画出的、按速度着色的轨迹。 同时释放最多 50 个起点只差一丝的摆,看它们散开,在蝴蝶模式下让两个摆赛跑,绘制哪些起点会翻过顶端,并把结果保存为视频片段或 PNG。

打开双摆模拟器工具 →

如何使用双摆模拟器

选择起点

选择混沌、单摆、近周期、扇形或蝴蝶场景,或把两个摆锤拖到你喜欢的任意角度。

点击播放

观察运动及其轨迹,放慢速度或逐帧前进,并在摆动时修改长度、质量或重力。

探索并导出

散开许多摆,打开混沌图,然后保存 PNG,或导出竖屏、方形或宽屏的 MP4 片段。

制作惊艳摆动视频的小技巧

从高处开始以获得混沌

大约 90 度以上的角度会带来最狂野的运动。低于约 30 度时,摆动保持规则,轨迹会重复。

散开成彩虹

在扇形中,30 到 50 个相差千分之一度的摆会在几次摆动中保持在一起,然后爆发成一道彩虹。慢动作让分裂的瞬间很容易看清。

从图上挑选起点

点击混沌图上的任意一点即可载入该起点。明亮的区域几乎立刻翻过顶端,暗的区域则需要长得多的时间。

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漫林人生操作系统:从觉察到行动的路径

双摆常见问题

这个双摆模拟器免费吗?

免费。所有场景、设置、快照和视频导出都免费,无需账号、无需注册,也没有水印。它完全在你的浏览器中运行。

模拟的精度如何?

它求解刚性、无质量杆上两个质点的精确运动方程(由拉格朗日量推导),使用四阶龙格-库塔法和小而固定的时间步长。没有阻尼时,总能量在数分钟的运动中保持恒定,精度优于百万分之一,小幅摆动与教科书中的周期吻合。

扇形中的摆为什么会分开?

扇形中的每个摆与相邻的摆起点只差一个微小的角度。在混沌状态下,这类差异大致以指数速度增长,所以几次摆动之后,这些摆会走上完全不同的路径。让扇形从小角度开始,它们就会保持在一起。

什么是蝴蝶模式?

两个摆几乎完全相同地开始,默认相差十万分之一度。图表以对数刻度显示它们的差异不断攀升,读数会告诉你两个外侧摆锤何时首次明显分开。

混沌图显示什么?

每个点是一个起始位置,横向为第一条摆臂的角度,纵向为第二条摆臂的角度,从静止释放。其颜色显示摆需要多久才会有某条摆臂翻过顶端:明亮表示翻转快,深蓝表示慢,黑色表示它从来没有足够的能量翻转。图在后台由粗到细逐步填充,点击即可载入该起点。

什么是相图和庞加莱截面?

相图在摆运动时绘制某条摆臂的角度与角速度的关系,或两个角度之间的关系。庞加莱截面在第一条摆臂每次正向经过正下方时标出一个点:规则运动留下几个点或一条闭合曲线,混沌则把点撒满一大片区域。

可以仿真单摆吗?

可以。选择单摆场景,或取消勾选“第二条摆臂”。在小角度下它按熟悉的周期 2π√(L/g) 摆动,你可以看到角度变大时周期随之变长。

可以导出视频吗?

可以。打开“导出”,选择 9:16、1:1 或 16:9,完整 1080p 或快速预览,30 或 60 fps 以及时长,然后保存 MP4(或 WebM)。运动从起点开始逐帧重放,所以片段在任何电脑上都完全流畅,并包含你的慢动作设置。

重力和阻尼会改变什么?

重力越强,一切摆动得越快;试试月球、火星或木星。阻尼像空气阻力和摩擦一样慢慢消耗能量,所以混沌的摆动会平静下来变成规则的摆动。

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