Berço de Newton é um dispositivo que funciona como um ornamento mesa e uma ferramenta para explicar os fundamentos básicos da física. Ele é construído com a montagem de uma série de bolas em cordas a uma barra comum. Normalmente cinco bolas estão presentes, e quando um é permitido para bater os outros, a energia é transferida a partir de uma extremidade para a outra. Se você é um professor, um estudante, ou apenas uma pessoa curiosa, você poderia encontrar uma grande quantidade de satisfação fora de jogar com e compreender Cradle de Newton.
Passos para
Parte 1Usando berço do Newton
1Start puxando para trás uma bola.
Quanto mais você puxar para trás a bola, a energia mais potencial que você vai dar-lhe. Esta energia potencial é criado porque você moveu a bola para um ponto mais alto, e agora ele tem o potencial para cair quando for libertado. Quando você soltar a bola, a energia potencial é convertida em energia cinética. [1]
2Release a bola.
Isto irá permitir que a bola cair, convertendo sua energia potencial em energia cinética. A outra coisa importante que acontece é que os ganhos de esferas impulso. Este impulso, assim como a energia, não pode simplesmente desaparecer quando a bola atinge o fundo. Deve ser conservada. [2]
3Watch como a transferência de energia e impulso a partir da primeira bola para a última bola.
Em última análise, esta é a parte divertida de Berço de Newton. Quando a primeira bola chegar ao fundo e atinge a segunda bola, ele pára. O momento e energia cinética que a bola adquirida durante a sua queda é transferida através das bolas de média e repassados para a última bola, que oscila para fora, longe das outras bolas. [3]
4Observe o ciclo de ter criado .
Uma vez que a última bola oscila para cima e para longe dos outros, a gravidade não vai permitir que ele simplesmente ficar lá. Ele vai chegar a um ponto de pico que está quase começando altura da primeira bola. Neste ponto, a bola irá ter convertido toda a sua energia cinética em energia potencial. A queda de volta para baixo converte a energia potencial em energia cinética e dinâmica, em seguida, transfere-los de volta através das bolas de meia para o primeiro. Agora, a primeira bola oscila para cima novamente eo ciclo continua por um longo tempo (em um cenário ideal que iria durar para sempre). [4]
5Tweak o experimento puxando para trás duas bolas.
Momentum é igual ao massa que está se movendo vezes a velocidade (não a velocidade) que está se movendo. Desde esse momento deve ser conservado, as duas bolas no final vai ser empurrado para longe da esfera central, em vez de apenas um. Diferente de duas bolas em cada movimento final, o ciclo continuará como se você tivesse puxado para trás uma bola. [5]
divertido 6Have experimentar.
Tente fazer três ou quatro bolas e ver o que acontece. Você também pode puxar a bola (s) de volta mais ou menos para ajustar a quantidade de energia que começar. Se você deixá-lo, isso pode entretê-lo por um bom tempo
Dica:.. O número de bolas que você puxar para trás será o mesmo número que oscila para fora do outro lado [6]
Parte 2Understanding Como o Berço de Newton Works
1Know que a energia deve ser conservada.
a incapacidade de criar ou destruir energia é um tema central da termodinâmica. Isto significa que qualquer energia que lhe introduzir ao sistema (por levantar a primeira bola) deve ser conservada no sistema. Isto significa que a energia deve continuar a mover-se através do sistema, mesmo após a primeira bola atinge a parte inferior e pára.
2Understand impulso que também é conservada.
Não só é a energia do sistema conservada, mas o impulso também é conservada. É por isso que o mesmo número de esferas oscila para fora em cada um dos lados com a mesma velocidade. Momentum é nada mais do que algumas vezes a massa a velocidade com que ele está se movendo. [7]
3Contemplate porque a última bola não continue seu caminho.
Parece, pois o momento é conservada, que uma vez a última bola é lançada para longe dos outros, que vai continuar viajando para cima e para longe. Teoricamente, isso poderia acontecer se não fosse por gravidade. A gravidade age sobre a bola como ele viaja para cima, retardando-o. Quando isso acontece, a energia cinética é convertida novamente em energia potencial e impulso é reduzido. [8]
Uma vez que a bola atinge sua altura máxima, a gravidade inverte papéis e converte a energia potencial em energia cinética e momento, mas em sentido descendente em vez do sentido ascendente.
4BE ciente de que o berço vai parar.
Em um sistema ideal da energia e momento seria passado para trás e de um lado do berço ao o outro em um jogo interminável de tag. No entanto, o mundo real não é o que a física considera um sistema "ideal". O atrito é uma força que diminui o movimento das esferas. [9]
Neste caso, a força de atrito impedindo vem de uma combinação de factores. Há uma pequena quantidade da resistência do ar, como as bolas são viajando para cima e para baixo. Haverá também alguma energia perdida e para aquecer as bolas quando colidem uns com os outros. Mesmo o som que você ouve é uma vibração que enfraquece lentamente energia desde o berço. [10]
Parte 3Using os princípios por trás berço de Newton Elsewhere
1Bounce um bola de borracha.
bolas saltitantes são feitos de materiais altamente elásticas que significa que, quando eles colidem com uma superfície, eles não perdem muita energia. Em vez disso, a colisão se deforma a bola (por tornando-comprimir e mudando a energia cinética em energia potencial) e, em seguida, as molas de esferas (ou rejeições) novamente na forma. O ato de saltar de volta em forma converte a recém-descoberta energia potencial em energia cinética, só que agora o momento é na direção oposta.
Este é muito parecido como a gravidade converte a energia cinética das bolas no berço ao potencial energia, e como as bolas passar ao longo da energia cinética e dinâmica através de colisões altamente elásticas. Quando a bola está indo para cima, a gravidade age sobre ele exatamente da mesma maneira como as bolas em berço de Newton.
2play um jogo de bilhar.
Esferas de associação, como as bolas no berço do Newton, são difíceis e contactar uns aos outros de uma forma altamente elástica. Energia é colocado no sistema por bater a bola com o taco. A bola viaja até atingir outra bola e pára. O impulso da bola branca é conservada por passagem ao longo da bola alvo, e por sua vez movendo a bola alvo para baixo da mesa.
3Use um pula-pula.
Esta é uma maneira muito interativa de obter uma sensação para estes princípios. O pula-pula funciona da mesma forma como uma bola de borracha, mais ou menos. A maior diferença é que você está na vara, para que possa literalmente sentir algumas dessas forças no trabalho!