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Dec
倒立单摆的稳定性与Ponderomotive Force
众所周知，单摆有两个平衡点，一个是垂直向下的稳定平衡点，另一个是垂直向上的不稳定平衡点。然而，只要在单摆的悬挂点处施加一定条件的振动，无需任何反馈系统，就可以让向上的平衡点也变成稳定的！下面这个视频就演示了这一个神奇的现象。（原视频地址为http://www.youtube.com/watch?v=5oGYCxkgnHQ 在墙外…）
这个现象要如何解释呢？一定要注意，这个悬挂点的振动没有依赖任何反馈装置，跟很多工科院系做的横向移动的小车上的倒摆有着本质的不同。显然不是随便一个振动都能稳定住倒立单摆，那么这个振动到底需要满足怎样的条件才可以呢？这个问题的关键，叫做Ponderomotive Force，中文翻译是“有质动力”。中文世界里对Ponderomotive Force的涉及是如此至少，以至于我这个学了四年本科物理的人都完全没有听说过它的中文版本，因此我决定写此文科普一下。
首先给出一个直观而不定量的理解。倒立单摆的情形可以直观地看作一个小球在一个碗里运动，碗的形状即势能：…
