Kyvadlo Newton je kyvadlo je pět míč komponent a pro ilustraci zachování teorie hybnosti a energie .
Newtonovo kyvadlo je tvořeno pěti kovovými kuličkami stejné hmotnosti zavěšenými dvěma dráty ze dvou tuhých tyčí. Těchto pět koulí se navzájem dotýká v klidu a jsou umístěny ve střední rovině dvou tyčí. Jeho fungování je založeno na principu vzájemných akcí. Newtonův první zákon stanoví, že princip akce a reakce je v platnosti.
Když hodíte dvě koule, na druhé straně se dvě koule začnou pohybovat. Při házení tří míčků se na druhé straně uvedou do pohybu dva zbývající míčky, doprovázené tím, že míč zasáhl. Totéž platí pro čtyři koule.
Méně známé zkušenosti: pokud hodíme míč na každou stranu současně, odrazí se současně, zatímco tři uprostřed zůstanou nehybní. Stejně tak se dvěma míčky na každé straně je poslední míč nehybný. Pokud hodíme tři míčky na jednu stranu a dvě na druhou, srazí se a střídají tři v jednom směru, dva v druhém, střídavě.
Odstranění míče v klidu, zatímco jiný provede pohyb na druhou stranu, posune pohyb míče.
Je možné házet několik míčků v různých časech, aby se zvýšil počet pohybů a šoků, ale výsledky jsou často zkresleny vnějšími vlivy a nedokonalostí materiálu.
Princip kyvadla je založen současně na dvou principech zachování, které se týkají kinetické energie a množství pohybu.
Interpretace je zde jednodušší, když vezmeme v úvahu kyvadlo, které má pouze dvě koule. V této analýze vyvolané principy konzervace vedly k systému dvou rovnic, kde souvisí vlastnosti kyvadla před a po srážce koulí. Díky počátečním údajům o koulích, které jsou nulovou počáteční rychlostí jedné z nich a rovností jejich hmotnosti, umožňuje rozlišení systému najít příslušnou rychlost obou koulí po jejich srážce. Potom se pozoruje, že účinek šoku jednoduše spočíval ve výměně rychlosti obou koulí.
Pokud je míč hozen z jedné strany na několik dalších nepohyblivých, zastaví se tento míč po nárazu, zatímco ten, který se nachází na druhém konci, stoupá a obnovuje pohyb původně hozeného míče.
Dvě koule opačného konce stoupají, protože jsou zasaženy dvěma nárazy dočasně oddělenými od krátké doby .
Pro matematické řešení kolize „řetězce“ skládajícího se z více než 2 koulí již zákony zachování hybnosti a kinetické energie nestačí. Předpokládejme, že existuje 5 kuliček; vzhledem ke známým počátečním podmínkám je k určení 5 konečných rychlostí zapotřebí 5 rovnic.
Abychom vysvětlili chování řetězu s více než 2 kuličkami, je nutné vzít v úvahu konkrétní vlastnost zařízení: „řetěz“ považujeme za systém složený z hmot a pružin (jako to děláme při léčbě oscilací krystalové mřížky). V tomto systému se šíří vlna. Pouze pokud k tomuto šíření dojde bez rozptylu, dojde k chování pozorovanému u koulí. Pokud pružiny respektují Hookeův zákon , máme silnou disperzi a experiment neprobíhá, jak to pozorujeme s koulemi. To lze snadno zobrazit na kolejnici vzduchového polštáře. Systém - například - 5 vozů a pružin jako dorazů se nechová jako koule. Když hodíte dva vozíky proti ostatním třem, které jsou v klidu, dojde k poměrně chaotickému pohybu. Nerozptýlení řetězu koulí vychází ze skutečnosti, že ekvivalentní pružiny, které odpovídají tlaku jedné koule na druhou, nejsou vůbec Hookova typu zákona.
John Wallis , Christopher Wren a Christiaan Huygens všichni představili Královské společnosti v 1662 pamětech popisujících principy, které v tomto kyvadle fungují. Newton proto neměl na tom podíl. René Descartes měl před sebou myšlenku zachování momentu hybnosti , ale jeho řešení problému nebylo úplné.