Το εκκρεμές του Νεύτωνα Newtons Cradle

Η συσκευή του Νεύτωνα αποτελείται συνήθως από ένα περιττό αριθμό πανομοιότυπων χαλύβδινων σφαιρών (7 είναι ένας κοινός αριθμός) το καθένα από τα οποία αναστέλλεται από ένα εύρωστο πλαίσιο. Οι μπάλες ευθυγραμμίζονται προσεκτικά κατά μήκος μιας οριζόντιας γραμμής και έχουν μια ελάχιστη επαφή μεταξύ τους.

Αν δεν έχετε δει ένα από αυτά τα συστήματα σε δράση, παρακαλούμε παρακολουθήστε αυτό το διαδραστικό animation flash που αποδεικνύει την εξιδανικευμένη συμπεριφορά αυτής της συσκευής.

Όταν η μπάλα στο ένα άκρο τραβιέται κατά μέρος και αφήνεται ελεύθερη, ταλαντώνεται σαν εκκρεμές και χτυπά την επόμενη μπάλα. Αλλά το αποτέλεσμα είναι συναρπαστικό, η μπάλα στο άλλο άκρο του συστήματος απομακρύνεται από τις άλλες μπάλες με πανομοιότυπη ταχύτητα όπως η πρώτη μπάλα είχε αρχικά, ενώ παράλληλα όλες οι άλλες μπάλες στη μέση του συστήματος παραμένουν σχεδόν σε κατάσταση ηρεμίας.

Αν θέλετε να τραβήξετε δύο μπάλες αντί για μία και να τις αφήσετε να χτυπήσουν το σύστημα, τότε οι δύο μπάλες στο άλλο άκρο θα έρθουν σε κίνηση ενώ όλες οι ενδιάμεσες μπάλες παραμένουν σχεδόν σε κατάσταση ηρεμίας. Γιατί συμβαίνει αυτό; Γιατί αυτά είναι τα μόνα αποτελέσματα που προκύπτουν; Γιατί να μην κινούνται όλες οι μπάλες του συστήματος ;

Θα αναφερθούμε σε αυτό το φαινόμενο ως «πρότυπο συμπεριφοράς» και θα εξετάσουμε το αποτέλεσμα που παρατηρήθηκε από αυτό το πρότυπο συμπεριφοράς, για τους σκοπούς της συζήτησης. Γνωρίζουμε επίσης ότι οι αποκλίσεις από τις ιδανικές συνθήκες (οι διαφορές στο βάρος, σφαιρικές εναντίον κυλινδρικών μαζών, κάποιες μπάλες έρχονται σε επαφή, κάποιες άλλες όχι) μπορούν να προκαλέσουν πολύ ενδιαφέρουσες αποκλίσεις από την αναμενόμενη συμπεριφορά και είναι σοβαρές δοκιμασίες για κάθε μοντέλο της συμπεριφοράς του συστήματος.

Γιατί αυτό έχει γίνει ένα πρότυπο επίδειξης σε μαθήματα Φυσικής; Τι σημαντική αρχή είναι που υποτίθεται ότι θα αποδείξει; Συνήθως αυτή η συσκευή του Νεύτωνα χρησιμοποιείται ως επίδειξη ότι η ορμή διατηρείται σε συγκρούσεις.

Αυτή η συγκεκριμένη συσκευή, έχει έξυπνα σχεδιαστεί ώστε να είναι σχεδόν ελαστική, είναι μια ειδική περίπτωση, και πρόκειται για συγκρούσεις ανάμεσα σε σφαιρικές μπάλες ίδιας μάζας, μεγέθους και σύνθεσης.

Και οι ειδικοί όροι είναι υπεύθυνοι για την ενδιαφέροντα και ειδική συμπεριφορά που παρατηρούμε. Δυστυχώς, αυτό αυξάνει το ερευνητικό πνεύμα του φοιτητή για κάθε είδους ερωτήσεις, όπως "Τι θα συμβεί αν οι μπάλες ήταν διαφορετικό μέγεθος, μάζα, σχήμα ή σύνθεση;"

Διαστάσεις 15x15cm

Διάσταση κάθε μπάλας 1,7cm