牛頓擺

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Newtons cradle animation book.gif

牛頓擺Newton's cradle)係一件桌面演示裝置,通常有五個質量一樣嘅球體由吊繩固定,彼此緊密排列。佢係用嚟展示動量能量守恆

牛頓擺最早是由法國物理學家埃德姆·馬略特(Edme Mariotte)喺1676年提出。當擺動最右邊嘅波並在回擺嘅時候碰撞緊密排列的另外四粒波,最左邊個粒會被彈走,並只係有最左邊嘅球被彈走。

當然呢個過程都可以調返轉,當擺動最左邊既波撞擊其它波嘅時候,最右邊嘅波會被彈出。當最右邊嘅兩個波同時擺動並撞擊其他波嘅時候,最左邊嘅兩個波會被彈出。同理相反方向同樣可行,並適用喺更多嘅波,三個,四個,五個甚至六個。

原理[編輯]

五粒波嘅變化

旁邊的圖示中最左邊既波得到動量並通過碰撞傳遞到右邊並排懸掛嘅球上,動量喺四個波中向右傳遞。當最右面嘅波無法將動量繼續傳遞嘅時候,被彈出。

呢個係一系列彈性碰撞,其中並包含非彈性碰撞同動量。由於喺碰撞中唔存在其它力嘅影響,左邊質量速度嘅波動量必須傳遞俾右邊靜止嘅波。右邊質量具有嘅波被碰撞後具有相同嘅動量。被碰撞嘅波都具有向右嘅速度並有向右移動嘅趨勢,稱作動量守恆。

參考[編輯]

  • F. Herrmann, P. Schmälzle: A simple explanation of a well-known collision experiment, Am. J. Phys. 49, 761 (1981)(德语)
  • F. Herrmann, M. Seitz: How does the ball-chain work?, Am. J. Phys. 50, 977 (1982)(德语)