弹簧振子实验——测弹簧常数 k 与阻尼
实验原理
弹簧振子的周期公式：T = 2π√(m/k)
其中 T 是周期，m 是振子总质量（手机 + 附加物），k 是弹簧劲度系数。测出周期 T 并知道总质量 m，就能算出 k。
操作步骤
- 准备弹簧：用一根普通弹簧（文具店能买到的那种就行，k 约 10-30 N/m）
- 挂载：把手机固定在弹簧下端，弹簧上端挂在稳定支撑物上
- 测量质量：手机 + 附加配重的总质量（如果想让周期更长，可以加配重）
- 下拉释放：把弹簧下拉几厘米后释放，让它上下振动
- 点开始：振动稳定后点 phyphox 的开始按钮
- 读取结果：phyphox 用加速度计检测振动周期，自动算出 k
为什么要加配重
手机本身的质量（约 150-200g）配上常见弹簧，周期大约 0.5-1 秒——这个频率 phyphox 能准确检测，但加上配重（比如几个砝码）可以让周期到 2 秒以上，测量精度更高，阻尼效应也更明显。
观察阻尼振动
弹簧振子不会永远振动下去——空气阻力和弹簧内部耗散会让振幅逐渐衰减。这就是阻尼振动。phyphox 的弹簧实验界面上可以直接看到振幅随时间减小的过程。
阻尼系数可以从振幅衰减曲线拟合得到，但 phyphox 内置版本只显示振动过程，阻尼系数需要手动导出数据后自己处理。
误差来源
- 弹簧不是理想弹簧：真实弹簧有质量、有预紧力
- 挂载方式：如果手机在振动时左右摆动（不是纯上下），需要用陀螺仪版本的实验
- 环境振动：地面微振动会干扰高精度测量——建议在安静时段做实验