Leagănul lui Newton ( pendulul lui Newton ) este un sistem mecanic numit după Isaac Newton , conceput pentru a demonstra transformarea diferitelor tipuri de energie între ele: cinetică în potențial și invers. În absența forțelor opuse ( frecare ), sistemul ar putea funcționa pentru totdeauna, dar în realitate acest lucru este de neatins.
Denumirea modernă, folosită pe scară largă a acestui sistem plin de duh, ilustrând legile conservării impulsului și conservării energiei , - „Newton’s cradle” ( ing. Newton’s cradle ) – a fost inventată, conform unor surse [1] , de actorul englez Simon Prebble în anul 1967 pentru un model din lemn fabricat de Scientific Demonstrations Ltd.
Odată cu abaterea și revenirea ulterioară la poziția inițială a primei bile din acest sistem, energia și impulsul acesteia vor fi transferate fără schimbare prin cele trei bile din mijloc către ultima, care va dobândi aceeași viteză și se va ridica la aceeași înălțime. El, la rândul său, va transfera din nou impuls și energie de-a lungul lanțului către prima minge. Pendulele extreme vor oscila, în timp ce pendulele intermediare vor rămâne nemișcate. Din cauza pierderii de energie mecanică din cauza muncii forțelor de frecare și elasticitate , oscilațiile pendulilor se atenuează, deoarece forțele disipative acționează întotdeauna în sistemele mecanice reale .
Pentru a găsi vitezele bilelor după o coliziune elastică, este necesar să scrieți ecuația legii conservării impulsului pentru un astfel de sistem și ecuația legii conservării energiei și apoi rezolvați sistemul de ecuații rezultat. . Rezultatul este cunoscut: mingea în mișcare se oprește, iar cealaltă capătă viteza primei.
În leagănul lui Newton, prima minge transferă impuls celei de-a doua și se oprește. A doua minge primește un impuls de energie potențială de la prima, dar din cauza imposibilității de a transforma energia potențială în energie cinetică, impulsul trece de la al doilea pendul mai departe - la al treilea, al patrulea, al cincilea. Ultima bilă nu are în față un obiect căruia să-și poată transfera impulsul, prin urmare se mișcă liber, ridicându-se la o înălțime puțin mai mică decât cea de la care s-a deplasat prima bilă, apoi se întoarce - și totul se repetă în direcția opusă .
„Leagănul lui Newton” poate fi realizat independent. Bilele trebuie suspendate pe două fire situate în unghi unul față de celălalt, astfel încât planul de oscilație al bilelor să rămână constant, iar loviturile să fie centrale.
Cel mai mare „leagăn al lui Newton” din lume se află în Kalamazoo ( Michigan , SUA). Contine 16 bile de bowling cu o greutate de 6,8 kg fiecare, suspendate pe fire de 6,1 m lungime la o inaltime de 1 m fata de podea.
Cu ajutorul fasciculelor laser interferente, sunt create mii de „tuburi”-capcane. Aproximativ 150 de atomi sunt plasați în fiecare tub creat de un fascicul laser (se pot mișca doar într-o singură dimensiune într-un tub). Atomii sunt apoi răciți cu laser la miliarde de kelvin. După aceea, jumătate dintre atomi primesc un impuls de către laser, cealaltă jumătate - opusul. Ca urmare, se obține o variantă când, chiar și după 10.000 de ciocniri, fiecare atom vibrează cu amplitudinea inițială [2] .
Există un joc de simulare a leagănului lui Newton - Desktop Pendulum de la office.com.