Kołyska Newtona

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Kołyska Newtona, wahadło Newtona – przyrząd, który ilustruje prawo zachowania pędu i energii podczas sprężystego zderzenia kul.

Opis działania[edytuj | edytuj kod]

Na nitkach zawieszony jest rząd kilku stykających się ze sobą jednakowych stalowych kulek, które mogą wykonywać wahania tylko w jednej, wspólnej płaszczyźnie (ilustracja). Gdy jedna z nich zostanie odchylona i puszczona, jej uderzenie w pozostałe kulki spowoduje, że po przeciwnej stronie szeregu odskoczy tylko ostatnia kulka. Jej wychylenie będzie prawie takie samo jak pierwszej. Analogicznie, gdy podniesiemy i puścimy dwie kulki, z drugiego końca odskoczą również dwie kule. Ogólnie rzecz biorąc - tyle samo kulek odskoczy na końcu szeregu, ile odchylimy na jego początku, zaś pozostałe, środkowe kulki pozostaną nieruchome. Zachowanie to bywa postrzegane przez laików jako paradoks.

Wyjaśnienie[edytuj | edytuj kod]

Zderzenia kulek są prawie doskonale sprężyste. Przy takim zderzeniu zachowana jest energia kinetyczna zderzających się ciał. Z zasady zachowania energii i zasady zachowania pędu wynika, przy założeniu, że masy obu ciał są takie same, a pierwsze ciało się poruszało, podczas gdy drugie było nieruchome, że po zderzeniu pierwsze ciało zatrzymuje się, a drugie porusza z taką prędkością, jaką miało pierwsze ciało. W ten sposób pęd przekazywany jest kolejnym kulkom, które przekazują go następnej, zanim zaczną się poruszać. Dopiero ostatnia kulka, nie mogąc przekazać pędu dalej, sama zaczyna się poruszać. Proces przekazywania pędu przebiega bardzo szybko, niezauważalnie dla obserwatora. Dla stalowych kulek prędkość przekazu pędu równa jest prędkości podłużnej fali mechanicznej w stali, czyli około 6 km/s.

Commons in image icon.svg