Калыска Ньютана

Калыска Ньютана (маятнік Ньютана) — механічная сістэма, названая ў гонар Ісаака Ньютана для дэманстрацыі пераўтварэння аднаго віда энергіі ў другі: кінетычнай у патэнцыяльную і наадварот. У адсутнасці супрацідзейных сіл (трэння) сістэма магла бы дзейнічаць вечна, але ў рэальнасці гэта недасягальна.

Вынаходства

Гэтае вынаходства, прыдуманае англійскім акцёрам Сайманам Прэбблам у 1967 годзе, а сёння часта сустракаемае на пісьмовых сталах у кабінетах і офісах, можна змясціць і ў музей фізікі. Веданне таго, што яна ілюструе законы захавання імпульса і захавання энергіі не толькі не перашкодзіць, але і надасць асаблівы сэнс назіранню.

Пры адхіленні першага шарыка дадзенай сістэмы і наступным яго вяртаннем да першапачатковага становішча, яго энергія і імпульс перададуцца без змянення праз тры сярэдніх шарыка апошняму, які набудзе тую ж скорасць і падымецца на тую ж самую вышыню. Ён, у сваю чаргу, перадасць свой імпульс і энергію па ланцужку зноў першаму шарыку. Крайнія маятнікі будуць вагацца, а прамежкавыя застануцца нерухомымі. З-за страт механічнай энергіі ў выніку работы сіл трэння і пругкасцi, ваганні маятнікаў затухаюць, бо ў рэальных механічных сістэмах заўжды дзейнічаюць дысіпатыўныя сілы.

Каб знайсці скорасць шароў пасля пруткага сутыкнення, трэба запісаць ураўненне закона захавання імпульса для такой сістэмы і ўраўненне закону захавання энергіі, і вырашыць атрыманую сістэму ўраўненняў. Вынік вядомы: шар, які рухаўся - спыняецца, а шар, які пакоіўся - набывае скорасць першага.

У калыске Ньютана першы шарык перадае імпульс другому шарыку і спыняецца. Другі шарык атрымлівае імпульс патэнцыяльнай энергіі ад першага, але з-за немагчымасці пераўтварэння патэнцыяльнай энергіі ў кінетычную, імпульс пераходзіць ад другога маятніка далей — у трэці, чацвёрты, пяты. Апошні шарык не мае суседа перад сабой, якому трэба перадаць свой імпульс, таму вольна рухаецца, паднімаючыся на вышыню h, а затым вяртаецца, і ўсё паўтараецца ў адваротным накірунку.

Выраб

«Калыска Ньютана» можа быць выраблена самастойна. Шарыкі трэба падвешваць на дзвюх нітках, якія знаходзяцца под вуглом паміж сабой, каб плоскасць ваганняў шарыкаў захоўвалася пастаяннай, і ўдары былі цэнтральнымі.

У свеце

Самая вялікая Калыска Ньютана ў свеце знаходзіцца ў горадзе Kalamazoo (штат Мічыган, ЗША). У ёй 16 боўлінг-шароў, масай 6,8 кг кожны, падвешаных на ніцях даўжынёй 6,1 м на вышыні 1 метра ад полу.

Варыянты

Квантавы

Пры дапамозе інтэрферыруюшчых лазерных промняў ствараюцца тысячы «трубак»-пастак. У кожную трубку, створаную лазерным промнем, змяшчаюцца прыблізна 150 атамаў (у трубцы яны могуць рухацца толькі ў адным вымярэнні). Затым атамы лазерам жа астуджваюцца да мільярдных долей градуса (у Кельвінах). Пасля лазерам палове атамаў надаецца адзін імпульс, а палове — супрацьлеглы. У выніку атрымліваецца варыянт, калі нават пасля 10 000 сутыкненняў кожны атам вагаецца з зыходнай амплітудай.^[1]

Гл. таксама

Зноскі

↑ Маятник Ньютона поколебал ученых Архівавана 21 чэрвеня 2010.

Спасылкі

http://fiziks.org.ua/kolybel-nyutona/#more-48 - Калыска Архівавана 10 кастрычніка 2008. Ньютана у школьным музеі фізікі.

[1] Маятник Ньютона поколебал ученых Архівавана 21 чэрвеня 2010.

[1]