Простори імен
Дії сторінки
Маятник Ньютона Це іграшка, що складається з п’яти однакових кульок, кожна висить на рамі парою ниток однакової довжини, так що всі вони стикаються і вирівнюються. Коли одну з кульок відокремлюють від одного кінця і дають їй зіткнутися з іншими, спостерігається, що кулька на іншому кінці приводиться в рух і досягає тієї ж висоти, що і куля, яка була спочатку випущена, тоді як решта куля знаходиться на відпочинок.
Резюме
- 1 Історія
- 2 Характеристики маятника Ньютона
- 3 Збереження енергії в колисанці Ньютона
- 4 Опис руху
- 5 Енергія зберігається
- 6 Джерела
Історія
Маятник Ньютона ґрунтується на законі передачі енергії. Природа цієї теорії описує, як енергія не створюється і не руйнується, а переходить від одного фізичного тіла до іншого. Той факт, що маятник Ньютона працює без зовнішньої сили, частково підтверджує цю теорію найпростішим способом. Ми могли б використовувати складні наукові слова, але найпростіший спосіб це побачити. Ньютон розробив цю штучку, щоб лише миттю довести свою теорію.
Іграшку винайшов англійський актор Саймон Преббл в 1967 році, і її назва є даниною поваги вченому та математику Ісааку Ньютону, оскільки вона використовується для дуже графічного демонстрування законів руху, більш відомих як Закони Ньютона. Один з них, закон збереження енергії, який говорить, що енергію неможливо створити чи знищити, лише змінив. Тобто енергія завжди підтримується і зберігається, як і у цієї цікавої іграшки.
Вважається, що популярна іграшка Clackers з початку 70-х років виготовлялася в Іспанії з пластикових форм для лиття під тиском, які спочатку були розроблені для маятника Ньютона.
Clakers також був відомий на інших сайтах як Tiki-Taka.
Маятник Ньютона з моменту свого винаходу був популярною настільною іграшкою, названий та виготовлений в 1967 році англійським актором Саймоном Пребблем. Спочатку дерев'яну версію продавав лондонський Harrods, а пізніше хромовану версію розробив скульптор, а згодом кінорежисер Річард Лонкрайн.
Найбільший у світі маятник Ньютона був розроблений Крісом Боденом і належить The Geek Group і знаходиться в Каламазу, штат Мічиган. Він виставлений на загальний огляд і використовується для технологічних та наукових демонстрацій. Він складається з набору з 20 однакових сфер вагою 6,8 кілограмів (15 фунтів). Кулі підвішені до металевих кабелів, підпертих до стелі. Довжина кабелів становить 6,1 метра (20 футів), а сфери висять на 1 метр (3 фути) над землею.
Характеристики маятника Ньютона
- Маятник Ньютона
- 5 металевих куль
- Розміри: 18 х 15 х 18,5 см
- Матеріал: пластик і сталь
Збереження енергії в колисковій пісні Ньютона
Однією з найвідоміших настільних іграшок є колиска Ньютона, яку, серед багатьох інших, також називають сферами Ньютона або маятником Ньютона. Його робота схожа на операцію, показану на анімованому зображенні, але справжнє задоволення настає, коли дві, три чи чотири сфери викликають рух одночасно. Можна виконати віртуальний експеримент з цією іграшкою в інтерактивній анімації або у відео реального руху.
Іграшка складається з непарної кількості сфер матеріалу, мас і розмірів.Використовуваний матеріал повинен бути еластичним, тобто не повинен постійно деформуватися від ударів; крім того, кулі повинні бути підвішені на однаковій висоті тим же нерухомим проводом з двох кінців до жорсткої рами.
Опис руху
Піднявши одну із сфер на кінцях на задану висоту і відпустивши її, вона повернеться у вихідне положення, потрапить в сусідню сферу і зіткнеться з рештою, і через мить буде помічено, що куля на протилежному кінцеві пагони! Друга куля буде продовжувати рухатись у напрямку удару, поки не досягне максимальної висоти, потім вона повернеться на своє місце, що призведе до того, що вихідна куля цього разу зникне! Хоча на меншій висоті, ніж на початку. Цей процес триватиме деякий час, хоча спостерігатиметься, що після кожного удару висота рухомих сфер буде все менше і менше, поки повністю не зупиниться.
У разі підняття і випуску двох сфер одночасно, рух буде подібним до попереднього, тільки в цьому випадку дві кулі будуть запускатися при кожному зіткненні. Те саме відбудеться з трьома-чотирма сферами. Але яким буде пояснення цього гіпнотичного досвіду?
Енергія зберігається
Коли зовнішній агент (наприклад, ваша рука) рухається однією із сфер, він змінює своє положення відносно Землі, викликаючи посилення своєї гравітаційної потенційної енергії. Коли ви звільняєте сферу, вона втрачає висоту, але набиратиме швидкість, поки не досягне найнижчої частини своєї траєкторії, а це означає, що втрачаючи гравітаційну потенційну енергію, вона отримує енергію руху або кінетичну енергію. Тепер ми можемо запитати себе, що відбувається з кінетичною енергією кулі, коли вона досягає свого початкового положення?
Перше, що трапляється, це те, що частина енергії руху буде втрачена у вигляді звуку (через зіткнення з сусідньою сферою), хоча більша частина енергії буде передаватися від сфери до сфери, поки не досягне крайності сфера навпаки, передаючи достатньо енергії, щоб привести її в рух. Ця ситуація буде повторюватися, поступово виснажуючи енергію системи, поки вона не перестане відпочивати.
Тепер залишається лише пояснити, чому при грі з більш ніж однією сферою рух викликається в тій самій кількості сфер, з якої він розпочався. Це опитування можна пояснити поверхнево, зазначивши, що залежно від маси набору сфер і швидкості, яку вони набувають до зіткнення з рештою, буде передано певний обсяг руху, який буде збережений протягом усього руху. Тож імпульс двох сфер буде переноситися на дві сфери на всьому шляху, рухаючи дві сфери тощо. І саме ця причина дозволяє нам отримувати цікаві ефекти та звуки, коли дві сфери одночасно рухаються на протилежних кінцях, як це видно з наступного відео.