Newtons vugge ( Newtons pendul ) er et mekanisk system opkaldt efter Isaac Newton , designet til at demonstrere transformationen af forskellige energityper til hinanden: kinetisk til potentiale og omvendt. I mangel af modsatrettede kræfter ( friktion ) kunne systemet fungere for evigt, men i virkeligheden er dette uopnåeligt.
Det moderne, meget brugte navn på dette vittige system, der illustrerer lovene om bevarelse af momentum og bevarelse af energi , - "Newtons vugge" ( eng. Newtons vugge ) - blev ifølge nogle kilder [1] opfundet af den engelske skuespiller Simon Prebble i 1967 år for en træmodel fremstillet af Scientific Demonstrations Ltd.
Med afvigelsen og den efterfølgende tilbagevenden til startpositionen af den første kugle i dette system, vil dens energi og momentum blive overført uden ændring gennem de tre midterste kugler til den sidste, som vil opnå samme hastighed og stige til samme højde. Han vil til gengæld overføre momentum og energi langs kæden igen til den første bold. De ekstreme pendler vil svinge, mens de mellemliggende pendler forbliver ubevægelige. På grund af tabet af mekanisk energi på grund af friktions- og elasticitetskræfternes arbejde dæmpes pendulernes svingninger, da dissipative kræfter altid virker i virkelige mekaniske systemer .
For at finde kuglernes hastigheder efter en elastisk kollision er det nødvendigt at nedskrive ligningen for loven om bevarelse af momentum for et sådant system og ligningen for loven om bevarelse af energi og derefter løse det resulterende ligningssystem . Resultatet er kendt: den bevægende bold stopper, og resten opnår hastigheden af den første.
I Newtons vugge overfører den første bold momentum til den anden bold og stopper. Den anden kugle modtager en impuls af potentiel energi fra den første, men på grund af umuligheden af at omdanne potentiel energi til kinetisk energi, går impulsen fra det andet pendul videre - til det tredje, fjerde, femte. Den sidste bold har ikke en genstand foran sig, hvortil den kan overføre sit momentum, derfor bevæger den sig frit, stiger til en højde lidt mindre end den, hvorfra den første bold bevægede sig, og vender derefter tilbage - og alt gentages i den modsatte retning .
"Newtons vugge" kan laves selvstændigt. Kuglerne skal ophænges på to gevind, der er placeret i en vinkel i forhold til hinanden, så kuglernes svingningsplan forbliver konstant, og slagene er centrale.
Den største "Newtons vugge" i verden ligger i Kalamazoo ( Michigan , USA). Den indeholder 16 bowlingkugler , der vejer 6,8 kg hver, ophængt i tråde 6,1 m lange i en højde af 1 m fra gulvet.
Ved hjælp af interfererende laserstråler skabes tusindvis af "rør"-fælder. Cirka 150 atomer er placeret i hvert rør skabt af en laserstråle (de kan kun bevæge sig i én dimension i et rør). Atomerne laserkøles derefter til milliardtedele af en kelvin. Derefter får halvdelen af atomerne en puls af laseren, den anden halvdel - det modsatte. Som et resultat opnås en variant, når, selv efter 10.000 kollisioner, hvert atom vibrerer med den indledende amplitude [2] .
Der er et simuleringsspil af Newtons vugge - Desktop Pendulum fra office.com.