绕水平轴旋转的圆环上的珠子：一维有质动力陷阱

我们描述了一个简单的机械系统，它作为一个有质动力粒子陷阱运行，由一个圆形环和一个无摩擦珠子组成，环绕位于环平面内的水平轴旋转。因此，在环的参考系中，珠子暴露于一个有效的正弦变化的重力场中。该场沿环的分量在顶部和底部为零。在同一参考系中，珠子经历一个与时间无关的离心力，该力在顶部和底部也为零。在理想情况下，对小位移偏离最小值的情况进行了分析，并表明粒子的运动满足马蒂厄方程。在旋转轴与环相切的特定情况下，该系统是射频保罗离子阱的精确类比。考虑了各种复杂因素，如非简谐项、摩擦和噪声。已经构建了一个所提出系统的工作模型，使用沿自行车轮圈外部一段管子中滚动的滚珠轴承。该装置通过再现被俘获原子离子的动力学并说明电势随时间变化的方式，详细演示了射频保罗阱的运行。