單擺只會來回擺動，可以形成蛇形的擺動嗎？

準備器材：木條、下振、棉線

這個操作需要組裝的單擺較為困難，如圖1的構造。以木條組裝成支撐單擺的架構，再架上傾斜的長木條。此長木條安置十個長度不同的單擺，單擺的擺槌是下振（紅色；水泥工用於保持垂直線用），再用棉線接到傾斜的長木條上。

操作與觀察如下：

1.確定所有單擺都靜止之後，由底部拉動整座單擺組（如圖1箭頭方向，約20公分即可），以使單擺組的所有單擺一起擺動。

2.由上方觀察所有的單擺，發生了什麼現象？首先單擺組呈現像是波浪，像是扭動的蛇（如圖2），接著似乎變成混亂的擺動，沒多久，像是分二邊擺動，奇數與偶數的單擺各佔一邊（如圖3），最後則又會變回像是扭動的蛇。 1.將棉線穿過蛋殼內部，穿過上下各二個洞。（如圖一~四），並把扭蛋殼蓋起來。

觀看實驗影片

	圖2
圖1	圖3

單擺的週期只和擺長有關，亦即週期與擺長的平方根成正比，例如擺長比4:1，週期就是2:1。

本操作中蛇形單擺的擺長是規律性變小，因此所有單擺的週期也規律性變小。從擺動的角度大小而言，擺動角度也是規律性變小。因此開始擺動後，最初由於角度差異不大，而且是規律性的差異，因此看起來就像是波動狀的蛇形擺動。擺動多次之後，差異性逐漸增加，看起來似乎是雜亂的。當繼續擺動之後，直到奇數、偶數單擺的角度分別達到整數倍數、半數倍數的時候，就可以觀察到分成兩邊的情形。

開始在拉動整座單擺組的時候，注意左右的拉動距離要平均一致，以使所有單擺的擺動幅度一樣大。如果擺動幅度不一樣大，會使擺動形狀紊亂，不容易觀察出形狀的規律變化。

本操作的組裝雖然較為困難，但是並不複雜。木條可以在建材五金店購得，再鋸成同樣大小的各種長度。而木條與木條之間並不需要如同製作傢俱般的精確，可以稍微凸出。而綁著十個單擺的傾斜木條，除了避免使用彎曲不平整的木條之外，讓棉線穿過去的洞越小越好，以避免擺動時棉線在洞內來回摩擦，影響了擺動的規律性。而當為擺錘的物體，不見得要採用下振，只要重量不要太輕，使得容易停止擺動即可，所以形狀相似的石頭也可以當為擺錘。

此外，可以製作簡易型的蛇形單擺，如右圖。使用打毛線用的木條組成架構，而以縫衣線綁上螺帽當危擺錘，操作時用長尺將所有單擺一起提高約5公分，再同時釋放單擺一起擺動。

無論是大型或小型蛇形單擺，製作時最重要的是「擺長必須規律性變小」，例如每個單擺的長度都是相差5公分（或20公分）。如果差異性沒有一致，擺動形狀就容易雜亂，看不出規律性的變化，因此必須費心調整擺長的長度。

本遊戲可以結合「超感應單擺」，讓小朋友了解單擺的擺動週期與擺長的關係。而觀察時，在觀察到蛇形的波動之後，可指導小朋友注意奇數與偶數單擺，有沒有可能在同一邊？以及有沒有可能再度觀察到蛇形的波動？