選擇起點
選擇混沌、單擺、近週期、擺扇或蝴蝶場景,或將兩個擺錘拖到您喜歡的任何角度。
在瀏覽器中即時觀看雙擺:一個擺掛在另一個擺的末端,就足以產生狂野的混沌運動。把兩個擺錘拖到任何位置,按下播放,觀察它依速度著色所畫出的軌跡。
釋放最多 50 個起點僅差一絲的擺,看它們散開;在蝴蝶模式中讓兩個擺競賽;繪出哪些起點會翻過頂端;並將結果儲存為影片片段或 PNG。
正在載入模擬器…
選擇混沌、單擺、近週期、擺扇或蝴蝶場景,或將兩個擺錘拖到您喜歡的任何角度。
觀察運動與軌跡,放慢速度或逐格前進,並在擺動時更改長度、質量或重力。
展開許多個擺、開啟混沌地圖,然後儲存 PNG 或匯出直式、正方形或寬螢幕的 MP4 片段。
雙擺遵循精確而確定的定律:相同的起點永遠產生相同的運動。然而它的兩條擺臂不斷透過取決於兩個角度正弦與餘弦、以及角速度平方的項來交換能量。這些方程式是非線性的,在能量夠高時,沒有簡單的重複解。
在這個混沌區間,兩個相差百萬分之一度的起點會以近乎指數的速度分離,因此差異在數秒內就會變得可見,兩個運動很快就毫無共通之處。這種對初始條件的敏感性,常稱為蝴蝶效應,使得長期預測在實務上不可能,儘管其中沒有任何隨機性。
在小幅擺動時畫面很平靜:擺的運動就像兩個相連的彈簧,有兩種自然節奏,兩條臂一起慢慢擺動,或彼此反向快速擺動,運動很規律。調高起始角度,混沌就會接手,擺扇、蝴蝶模式與混沌地圖都能讓您直接看見。
約 90 度以上的角度會產生最狂野的運動。約 30 度以下,擺動保持規律,軌跡會重複。
在擺扇中,30 到 50 個相差千分之一度的擺會在前幾次擺動中維持在一起,然後迸發成一道彩虹。慢動作讓分裂的瞬間很容易看清。
點選混沌地圖上的任一點即可載入該起點。明亮的區域幾乎立刻翻過頂端,暗的區域則需要久得多。
在教授物理或製作科學內容嗎?用 WaveSpeed AI 為您的模擬製作周邊的圖片與影片。
符合資格的新帳號可獲得 $1 免費點數,無需信用卡。 生成器需另外擁有帳號與點數。雙擺模擬器則完全免費。
是。每個場景、設定、快照與影片匯出都免費,無需帳號、無需註冊,也沒有浮水印。它完全在您的瀏覽器中執行。
它求解的是剛性無重量桿上兩個質點的精確運動方程式,由拉格朗日量推導,使用四階龍格-庫塔法與小而固定的時間步長。沒有阻尼時,總能量在數分鐘的運動中保持恆定,誤差優於百萬分之一,小幅擺動也與教科書的週期相符。
擺扇中的每個擺與相鄰的擺起始時只差一個極小的角度。在混沌區間,這種差異大致呈指數成長,因此幾次擺動之後,擺就會走上完全不同的路徑。讓擺扇從小角度開始,它們就會維持在一起。
兩個擺幾乎完全相同地開始,預設只差十萬分之一度。圖表以對數刻度顯示兩者的差異如何攀升,讀數則會告訴您兩個外側擺錘何時首次明顯分離。
每個點都是一個起始位置,橫軸是第一條臂的角度,縱軸是第二條臂的角度,從靜止釋放。顏色表示擺需要多久才有任一條臂翻過頂端:明亮表示快速翻轉,深藍表示緩慢,黑色表示永遠沒有足夠能量翻轉。地圖會在背景從粗到細逐步填滿,點一下即可載入該起點。
相圖會在擺運動時,畫出某條臂的角度對角速度,或兩個角度彼此的關係。龐加萊截面則在第一條臂每次向前通過正下方時標出一個點:規律的運動只會留下幾個點或一條封閉曲線,混沌則會把點撒滿一大片區域。
可以。選擇單擺場景,或取消勾選「第二條臂」。在小角度時,它以熟悉的週期 2π√(L/g) 擺動,您也可以看到角度變大時週期變長。
可以。開啟「匯出」,選擇 9:16、1:1 或 16:9、完整 1080p 或快速預覽、30 或 60 fps 以及長度,然後儲存 MP4(或 WebM)。運動會從頭逐格重播,因此片段在任何電腦上都非常流暢,並包含您的慢動作設定。
重力越強,一切擺動越快;試試月球、火星或木星。阻尼會像空氣阻力與摩擦一樣慢慢消耗能量,因此混沌的擺動會逐漸平息為規律的擺動。
免費、私密,在瀏覽器中使用:選擇起點,看混沌展開,並匯出片段。