Сувенир маятник Ньютона розмір 22*19*13

Цю популярну іграшку-сувенір, придуману англійським актором Саймоном Пребблом в 1967 року, а сьогодні часто трапляється на письмових столах у кабінетах і офісах, можна помістити й у музей фізики. Можна нескінченно довго грати з нею, дивлячись на кульки, що гойдаються (як дивитися на поточну воду або вогонь). Але знання того, що вона ілюструє закони збереження імпульсу и збереження енергіїне тільки не завадить, а й додасть особливого змісту поспостеріганню.

Якщо відхилити першу кульку та відпустити, то її енергія и імпульс передадуться без зміни через три середні кульки останньому, який набуде тієї ж швидкості та підніметься на ту саму висоту. Він так само передасть свій імпульс і енергію за ланцюжком знову першої кульки. Крайні маятники будуть коливати, а середні кульки будуть покоїтися. Якби не було втрат механічної енергії внаслідокроботи сил тертя и пружності, то коливання тривали б вічно, але вони згасають, позаяк у реальних механічних системах завжди діють дисипативні сили.

Цікавим є те, що перша кулька передає імпульс останньому не безпосередньо, а через середні кульки, які залишаються нерухомими. Картина схожа на поширення пружної хвилі втвердому тілу, тобто передавання пружних зневоднень і енергії пружної деформації без перенесення речовини (наприклад, звук).

Розглянемо простий випадок, коли рухома куля стикається з такою самою метровою кулею («Колибелі Ньютона» лише з двох кульок). Зіткнення пружне та центральне (ім'яно таке спостерігається в ідеальній «Колибелі Ньютона»). Щоб знайти швидкості куль після пружного зіткнення, треба записати відповідність закону збереження імпульсу для такої системи та співвідношення закону збереження енергії й виконати отриману систему рівнянь. Результат відомий: рухома куля зупиняється, а тих, хто спить, набуває швидкість першого.

У колиски Ньютона перша кулька передає імпульс другій кульці та зупиняється. Ми не бачимо, як друга кулька отримує імпульс від першого, не «видима» його швидкість. Але, якщо придивитися: кулька трохи помітно «здоровлює», тобто він рухається з отриманою швидкістю, але на маленькому шляху «з-за тісності». Але він встигає на цьому короткому шляху віддати імпульс третій кульку та зупинитися. Те саме з третім кулькою тощо. Останній кулька не має перед собою, кому передати свій імпульс, тому вільно рухається, піднімаючись на висоту h, потім повертається, і все повторюється у зворотному напрямку.