Newtons vagga ( Newtons pendel ) är ett mekaniskt system uppkallat efter Isaac Newton , designat för att demonstrera omvandlingen av olika typer av energi till varandra: kinetisk till potential och vice versa. I avsaknad av motstridiga krafter ( friktion ) skulle systemet kunna fungera för evigt, men i verkligheten är detta ouppnåeligt.
Det moderna, allmänt använda namnet på detta kvicka system, som illustrerar lagarna för bevarande av momentum och bevarande av energi , - "Newtons vagga" ( eng. Newtons vagga ) - uppfanns, enligt vissa källor [1] , av den engelske skådespelaren Simon Prebble 1967 år för en trämodell tillverkad av Scientific Demonstrations Ltd.
Med avvikelsen och efterföljande återgång till utgångsläget för den första bollen i detta system kommer dess energi och momentum att överföras utan förändring genom de tre mittersta bollarna till den sista, som kommer att få samma hastighet och stiga till samma höjd. Han kommer i sin tur att överföra fart och energi längs kedjan igen till den första bollen. De extrema pendlarna kommer att svänga, medan de mellanliggande pendlarna förblir orörliga. På grund av förlusten av mekanisk energi på grund av friktions- och elasticitetskrafternas arbete dämpas pendlarnas svängningar ut, eftersom avledande krafter alltid verkar i verkliga mekaniska system .
För att hitta kulornas hastigheter efter en elastisk kollision är det nödvändigt att skriva ner ekvationen för lagen om bevarande av momentum för ett sådant system och ekvationen för lagen om energibevarande, och sedan lösa det resulterande ekvationssystemet . Resultatet är känt: den rörliga bollen stannar, och resten får samma hastighet som den första.
I Newtons vagga överför den första bollen momentum till den andra bollen och stannar. Den andra kulan får en impuls av potentiell energi från den första, men på grund av omöjligheten att omvandla potentiell energi till kinetisk energi, passerar impulsen från den andra pendeln vidare - till den tredje, fjärde, femte. Den sista bollen har inget föremål framför sig som den kan överföra sin rörelsemängd till, därför rör den sig fritt, stiger till en höjd något mindre än den från vilken den första bollen rörde sig, och återvänder sedan - och allt upprepas i motsatt riktning .
"Newtons vagga" kan göras oberoende. Kulorna måste hänga på två trådar som är placerade i vinkel mot varandra, så att kulornas svängningsplan förblir konstant och slagen är centrala.
Den största "Newtons vagga" i världen ligger i Kalamazoo ( Michigan , USA). Den innehåller 16 bowlingklot som väger 6,8 kg vardera, upphängda i trådar 6,1 m långa på en höjd av 1 m från golvet.
Med hjälp av störande laserstrålar skapas tusentals "rör"-fällor. Cirka 150 atomer placeras i varje rör som skapas av en laserstråle (de kan bara röra sig i en dimension i ett rör). Atomerna laserkyls sedan till miljarddelar av en kelvin. Därefter får hälften av atomerna en puls av lasern, den andra hälften - tvärtom. Som ett resultat erhålls en variant när, även efter 10 000 kollisioner, varje atom vibrerar med den initiala amplituden [2] .
Det finns ett simuleringsspel av Newtons vagga - Desktop Pendulum från office.com.