牛顿摆

✍ dations ◷ 2025-08-02 01:33:29 #教学玩具,办公室玩具,新奇物品,金属玩具,物理学教育,科学演示实验,科学教材

牛顿摆是一个1960年代发明的桌面演示装置,五个质量相同的球体由吊绳固定,彼此紧密排列。

牛顿摆最早是由法国物理学家埃德姆·马略特(Edme Mariotte)于1676年提出的。当摆动最右侧的球并在回摆时碰撞紧密排列的另外四个球,最左边的球将被弹出,并最左边的球被弹出。

当然此过程也是可逆的,当摆动最左侧的球撞击其它球时,最右侧的球会被弹出。当最右侧的两个球同时摆动并撞击其他球时,最左侧的两个球会被弹出。同理相反方向同样可行,并适用于更多的球,三个,四个,五个甚至六个。

旁边的图示中最左边的球得到动量并通过碰撞传递到右侧并排悬挂的球上,动量在四个球中向右传递。当最右面的球无法将动量继续传递的时候,被弹出。

这是一系列弹性碰撞,其中并包含非弹性碰撞和动量。由于在碰撞中不存在其它力的影响,左侧质量 m {\displaystyle m} 速度 v l {\displaystyle v_{l}} l {\displaystyle l} 球动量必须传递给右侧静止的球。右侧质量 m {\displaystyle m} 具有的 r {\displaystyle r} 球被碰撞后具有相同的动量。被碰撞的球都具有向右的速度 v r {\displaystyle v_{r}} 并有向右移动的趋势,称作动量守恒。

碰撞前后的能量必须一致,此处忽略球的振动运动,

写作

对于第一个公式,由于 l m v l {\displaystyle l\,m\,v_{l}} 不等于零,所以速度为 v l = v r . {\displaystyle v_{l}=v_{r}\,.} 。第一个公式 l = r : {\displaystyle l=r:} 说明碰撞时有数个球被碰撞后弹出。

在这里,被碰撞的球以同样的速度移动,而剩余的球不动。当多于两个球时,则不能按照能量守恒和动量守恒考虑。

在重力系统中,左侧的 l {\displaystyle l} 球以速度 v l {\displaystyle v_{l}} 碰撞右侧速度为 v r {\displaystyle v_{r}} r {\displaystyle r} 球,遵守能量守恒和动量守恒,碰撞后 l {\displaystyle l} 球以速度 v l {\displaystyle v_{l}} 向右, r {\displaystyle r} 球以速度 v r {\displaystyle v_{r}} 相左继续运动。相反的, l {\displaystyle l} 球可以以相反的速度 v l {\displaystyle -v_{l}} r {\displaystyle r} 球有相反的速度 v r {\displaystyle -v_{r}}

要解释球串的表现,必须更进一步思考,撞击波是如何在球串中传递的。

相关

  • 无线广播电台电台广播(英语:Radio broadcasting),又称无线电广播、声音广播或收音机广播,是以无线电波单向传递声音信息的方式,一般是以高频广播。电台发送广播频率后,听众透过收音机来接收。依
  • 气相气体是四种基本物质状态之一(其他三种分别为固体、液体、等离子体)。气体可以由单个原子(如稀有气体)、一种元素组成的单质分子(如氧气)、多种元素组成化合物分子(如二氧化碳)等组成
  • 己巳己巳为干支之一,顺序为第6个。前一位是戊辰,后一位是庚午。论阴阳五行,天干之己属阴之土,地支之巳属阴之火,是火生土相生。中国传统纪年农历的干支纪年中一个循环的第6年称“己巳
  • 伯杰默里伯杰默里(Pachmarhi),是印度中央邦Hoshangabad县的一个城镇。总人口11374(2001年)。该地2001年总人口11374人,其中男性6418人,女性4956人;0—6岁人口1414人,其中男743人,女671人;识字率
  • 图书室的Neversista《图书室的Neversista》(日语:図書室のネヴァジスタ)是2010年由日本同人社团TARHS Entertainment制作并发行的视觉小说 。脚本由都志见文太撰写,立绘与插图由かずまこを绘制。3D
  • 千叶县第6区千叶县第6区是日本众议院的选区,设立于1994年。北海道 13 | 山形县 4 | 静冈县 9 | 岛根县 3 | 大分县 4福井县 3 | 山梨县 3 | 德岛县 3 | 高知县 3 | 佐贺县 3青森县 4 |
  • 罗森堡夫妇朱利叶斯·罗森堡(Julius Rosenberg;1918年5月12日-1953年6月19日)和艾瑟尔·格林格拉斯·罗森堡(Ethel Greenglass Rosenberg;1915年9月28日-1953年6月19日)夫妇是冷战期间美国的共
  • 周必大周必大(1126年8月15日-1204年12月25日),字子充,一字洪道,庐陵(今江西吉安)人,其先郑州管城人,南宋政治家、文学家、刻书家,卒谥文忠。与欧阳修、杨邦乂、胡铨、杨万里、文天祥,合称庐陵
  • 克苏鲁克苏鲁(英语:Cthulhu,/kəˈθuːluː/,),是美国小说家霍华德·菲利普·洛夫克拉夫特创造的克苏鲁神话中所描述的神灵。在奥古斯特·威廉·德雷斯为克苏鲁神话构建的体系中,克苏鲁
  • 金绿宝石金绿宝石(英语:Chrysoberyl)是一种铍铝氧化物宝石,主要化学成分是铍的铝酸盐,化学式为BeAl2O4,主要产于花岗岩、细晶岩和云母岩中,也作为碎屑矿物见于砂砾层中。“金绿宝石”这一名