Newtons vugge

Newtons vugge eller Newtons kugler er en mekanisk anordning, som viser hvordan bevægelsesmængde bevares og overføres i et system med lidt friktion. Newtons vugge blev opfundet af den hollandske matematikker og naturfilosof Willem Jacob 's Gravesande, som lavede flere apparater til at demonstrere Newtons fysik.^[1]

Newtons vugge er konstrueret af en række penduler (oftest fem; typisk ulige antal), som hænger tæt imod hinanden. Hvert pendul er kugleformet, og sat fast til rammen med to lige lange tråde.^[1] Alle trådene må være lige lange for at pendulkuglerne skal være i balance, og måden kuglerne er hængt op på, sikrer at alle pendulbevægelserne vil ske i samme plan.

Ved at løfte én af de yderste kugler og slippe den ned mod den næste, vil man kunne se at denne kugles bevægelsesenergi overføres gennem alle kuglerne til den yderste kugle på modsat side.^[1]^[2]^[3] Denne kugle vil da svinge op til (næsten) samme højde som den første blev sluppet fra, og når kuglen pendulerer ned igen gentages bevægelsen i modsat retning. De midterste kugler bevæger sig ikke, eftersom bevægelsesenergien de bliver tilført overføres direkte til næste kugle. På grund af luftmodstand og anden friktion, vil bevægelsen langsomt dø ud.

En lignende indretning er en rund skive med et rullespor langs yderkanten.^[1] I sporet ligger et antal ens stålkugler. Skiven ligger lidt på skrå og alle kuglerne vil samle sig i den nedre kanten. Dersom en af kuglerne slippes fra det højeste punkt, vil den trille ned og ramme rækken af kugler. Kuglerne bliver liggende stille, hvorimod den sidste slås ud. Denne kugle triller over toppen og processen gentager sig. På grund af friktionskræfter vil kuglen ikke nå over toppen. Skiven monteres på en motor, som meget langsomt drejer denne rundt. Denne langsomme drejebevægelsen er ikke synlig og tilfører den rullende kugle nok energi til, at den når over toppen. Man har da et system som øjensynligt bevæger sig evigt – en perpetuum mobile. Drejebevægelsen kan kun observeres ved at skivens laveste punkt flytter sig over tid.

Kilder/referencer

^ ^a ^b ^c ^d lhup.edu: Newton's Cradle. af Dr. Emeritus Professor of Physics Donald Simanek, backup Citat: "... The apparatus usually consists of an odd number (5 or 7 is common) of identical steel balls each suspended by a bifilar suspension from a sturdy frame. The balls are carefully aligned along a horizontal row, just touching each other...Modeling Newton's Cradle...This is valid when the balls are actually separated. But then some folks assume that the explanation is also valid when the balls are touching. Well, the results are nearly the same in both cases, but the dynamics of the processes are certainly different. We will move on to look at the interesting case, where all balls are initially touching each other..."
^ "A simple explanation of a well-known collision experiment. F. HERRMANN, P. SCHMÄLZLE Am. J. Phys. 49, 761 (1981)" (PDF). Arkiveret fra originalen (PDF) 15. december 2017. Hentet 25. februar 2017.
^ "How does the ball-chain work? F. HERRMANN, M. SEITZ Am. J. Phys. 50, 977 (1982)" (PDF). Arkiveret fra originalen (PDF) 4. marts 2016. Hentet 25. februar 2017.

Eksterne henvisninger

fysikleksikon.nbi.ku.dk: Elastisk stød Citat: "...Newtons cradle. Impulsen overføres gennem elastiske stød fra den ene kugle til den anden..."

[Simanek-1] up.edu: Newton's Cradle. af Dr. Emeritus Professor of Physics Donald Simanek, backup Citat: "... The apparatus usually consists of an odd number (5 or 7 is common) of identical steel balls each suspended by a bifilar suspension from a sturdy frame. The balls are carefully aligned along a horizontal row, just touching each other...Modeling Newton's Cradle...This is valid when the balls are actually separated. But then some folks assume that the explanation is also valid when the balls are touching. Well, the results are nearly the same in both cases, but the dynamics of the processes are certainly different. We will move on to look at the interesting case, where all balls are initially touching each other..."

[2] "A simple explanation of a well-known collision experiment. F. HERRMANN, P. SCHMÄLZLE Am. J. Phys. 49, 761 (1981)" (PDF). Arkiveret fra originalen (PDF) 15. december 2017. Hentet 25. februar 2017.

[3] "How does the ball-chain work? F. HERRMANN, M. SEITZ Am. J. Phys. 50, 977 (1982)" (PDF). Arkiveret fra originalen (PDF) 4. marts 2016. Hentet 25. februar 2017.

[1]

[2]

[3]