Маятник ньютона для чего он предназначен
Колыбель Ньютона
Эта статья была обновлена 28 2021,
Принцип работы колыбели Ньютона
Если к шарикам не прикасаться, то они все время находятся в неподвижном состоянии. Чтобы увидеть движение маятника, нужно привести в действие крайний шар, тогда шар на другом краю будет совершать колебания с такой же скоростью и амплитудой, как и предыдущий. Движения происходят по конкретной траектории и с постоянной частотой. Это демонстрирует закон сохранения импульса, а также превращение потенциальной энергии в кинетическую и наоборот.
Маяник Ньютона устроен так, что начальный шар передаёт импульс второму шарику, а затем замирает. Нашему глазу на первый взгляд незаметно, как следующий шарик приминает импульс от предыдущего, мы не можем проследить его скорость. Но, если взглянуть пристальнее, можно заметить, как: шарик немножко “вздрагивает”. Это объясняется тем, что он совершает движения с посланной ему скоростью, но поскольку расстояние очень маленькое и ему некуда разогнаться, то он может на своем коротком пути передать импульс третьему шарику и и в итоге остановиться.
Представим маятник, состоящий всего из двух сфер. В этом случае шар в движении сталкивается с соседом, который пребывает в состоянии покоя. Соприкасание упругое и центральное (так как оно наблюдается в идеальной к олыбели Ньютона ). Чтобы сосчитать скорости шаров после упругого столкновения, необходимо воспользоваться уравнением закона сохранения импульса для такой схемы и уравнением закона сохранения энергии, а потом развязать полученную систему уравнений. Итог известен: шар, который двигался останавливается, а тот, что пребывал в состоянии покоя, обретает скорость первого.
Колебания похожи на распространение упругой волны в твёрдом теле, или же на посыл упругих возмущений и энергии упругой деформации без переноса вещества, как это происходит со звуком. Этот закон будет работать, если давать ускорение двум или трем телам одновременно.
История изучения принципа маятника
Исследование и использование маятниковых устройств для демонстрации закона воздействия между несколькими телами, было сначала описано учёным Мариоттом в 17-м столетии. Кроме Ньютона, принцип маятника использовали и другие физики. Среди них Христиан Гюйгенс, который изучал столкновение, а также физик Аббе Мэрайотт, он изучал закон воздействия тел друг на друга.
Есть много разногласий, как же все таки появилась современная колыбель Ньютона. К примеру, Мариуса Морина считают учёным, который первым сконструировал и дал название популярной сегодня конструкции. Он сделал для своей компании деревянную версию маятника. Сувениры -шар ы б ы ли успешно проданы и положили начало ринку таких игрушек. Парой лет потому режиссёр и скульптор Ричард Лонкрейн усовершенствовал шары, сделал их хромовыми, благодаря чему дизайн бил признан очень успешным.
Версия меньшего масштаба состояла из пяти 6-дюймовых хромовых шариков-подшипников стали, каждый из которых весил 33 фунта. Эта модель била практически такая же эффективна как настольная версия. В Соединённых Штатах Америки в Мичигане установили самую большую модель колыбели Ньютона. Она состоит из 16 шаров для боулинга, которые весят 6.8 кг каждый. Они крепятся на прочных тросах длиной 6.1 метра и возвышены на 1 метр над землей.
Влияние кол ы бели на нервную систему
— успок аивает нервы ;
— помо гает привести мысли в порядок ;
— отвл екает от проблем ;
Многие приобретают ее для офиса, устанавливают в кабинете или на рабочем столе. Маятник спасает в ситуациях, когда в разгар трудового дня никак не получается сконцентрироваться на главном из-за больших умственных нагрузок. За движением шаров можно наблюдать бесконечно. Отзывы довольных обладателей доказали, что энергия от движения маятника преобразовывается в интенсивный поток мыслей, интересных идей и в замечательное настроение на целый день.
Маятник ньютона
Колыбель Ньютона — механическая модель, созданная Исааком Ньютоном для демонстрации преобразования энергии различных видов друг в друга: кинетической в потенциальную и наоборот. В отсутствие противодействующих сил (трения) модель могла бы действовать вечно, но в реальности это недостижимо. Эту популярную игрушку-сувенир, придуманную английским актёром Саймоном Преббле в 1967 году, а сегодня часто встречаемую на письменных столах в кабинетах и офисах, можно поместить и в музей физики. Можно бесконечно долго играть с ней, глядя на качающиеся шарики (как смотреть на текущую воду или огонь). Но знание того, что она иллюстрирует законы сохранения импульса и сохранения энергии не только не помешает, но и придаст особый смысл наблюдению. Если отклонить первый шарик и отпустить, то его энергия и импульс передадутся без изменения через три средних шарика последнему, который приобретёт ту же скорость и поднимется на ту же высоту. Он в свою очередь передаст свой импульс и энергию по цепочке снова первому шарику. Крайние маятники будут колебаться, а средние шарики будут покоиться. Если бы не было потерь механической энергии вследствие работы сил трения и упругости, то колебания продолжались бы вечно, но они затухают, т.к. в реальных механических системах всегда действуют диссипативные силы. Интересным является то, что первый шарик передаёт импульс последнему не непосредственно, а через средние шарики, которые остаются неподвижными. Картина напоминает распространение упругой волны в твёрдом теле, т.е. передачу упругих возмущений и энергии упругой деформации без переноса вещества (например, звук). (Вопрос: будет ли передаватся импульс, если оставить два крайних шарика, а средние заменить подвешенным металлическим стержнем? А если стержень закрепить жёстко?) Рассмотрим простой случай, когда движущийся шар сталкивается с таким же покоящимся шаром (Колыбель Ньютона всего из двух шариков). Столкновение упругое и центральное (именно такое наблюдается в идеальной Колыбели Ньютона). Чтобы найти скорости шаров после упругого столкновения, надо записать уравнение закона сохранения импульса для такой системы и уравнение закона сохранения энергии и решить полученную систему уравнений. Результат известен: движущийся шар останавливается, а покоящийся приобретает скорость первого. В колыбели Ньютона первый шарик передаёт импульс второму шарику и останавливается. Мы не видим, как второй шарик получает импульс от первого, не “видим” его скорость. Но, если присмотреться: шарик чуть заметно “вздрагивает”, т. е. он движется с полученной скоростью, но на маленьком пути “из-за тесноты”. Но он успевает на этом коротком пути отдать импульс третьему шарику и остановиться. То же с третьим шариком и т. д. Последний шарик не имеет перед собой, кому передать свой импульс, поэтому свободно движется, поднимаясь на высоту h, затем возвращается, и всё повторяется в обратном направлении. “Колыбель Ньютона” можно изготовить самим. Шарики надо подвешивать на двух под углом друг к другу нитях, чтобы плоскость колебаний шариков сохранялась постоянной, и удары были центральными. Самая большая Колыбель Ньютона в мире находится в г. Kalamazoo (штат Мичиган, США). В ней 16 боулинг-шаров, массой 6,8 кг каждый, подвешенных на нитях длиной 6,1 м на высоте 1 м от пола.
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Маятник ньютона» в других словарях:
Маятник — У этого термина существуют и другие значения, см. Маятник (значения). Колебания маятника: стрелками показаны векторы скорости (v) и ускорения (a) … Википедия
Колыбель Ньютона — Шарики Ньютона (маятник Ньютона) механическая система, придуманная Исааком Ньютоном для демонстрации … Википедия
Пружинный маятник — механическая система, состоящая из пружины с коэффициентом упругости (жёсткостью) k (закон Гу … Википедия
Octavarium — Студийный альбом Dream Theater … Википедия
Механика — (греч. μηχανική искусство построения машин) область физики, изучающая движение материальных тел и взаимодействие между ними. Движением в механике называют изменение во времени взаимного положения тел или их частей в пространстве[1].… … Википедия
Гюйгенс, Христиан — Христиан Гюйгенс Christiaan Huygens Дата рождения … Википедия
Гармонический осциллятор — У этого термина существуют и другие значения, см. Осциллятор. Гармонический осциллятор (в классической механике) система, которая при смещении из положения равновесия испытывает действие возвращающей силы F, пропорциональной смещению x… … Википедия
Гюйгенс, Кристиан — Христиан Гюйгенс Christiaan Huygens Дата рождения: 14 апреля 1629 Место рождения: Гаага Дата смерти: 8 июля 1695 Место смерти: там же … Википедия
Гюйгенс Х. — Христиан Гюйгенс Christiaan Huygens Дата рождения: 14 апреля 1629 Место рождения: Гаага Дата смерти: 8 июля 1695 Место смерти: там же … Википедия
Эта конструкция названа в честь гениального ученого не просто так, именно Ньютон первым открыл и обосновал три фундаментальных закона механики и именно эти законы лежат в основе действия «Колыбели Ньютона». Также, эта конструкция ярко иллюстрирует действие закона сохранения механической энергии, закона сохранения импульса и преобразования кинетической энергии в потенциальную.
Как работает «Маятник Ньютона».
Чтобы запустить «Шары Ньютона», отведите крайний шарик в сторону и вверх и отпустите его. Шар с размаху ударится о последующий и передаст ему энергию ( импульс ). Импульс последовательно пройдет еще через два шарика и заставит отскочить последний, при этом остальные шары останутся на месте. Если Вы запустите два крайних шарика, то отскочат тоже два, а средний будет недвижим. Одновременно запустив два противоположных крайних шара на встречу друг другу, Вы сможете наблюдать как они симметрично отскакивают в разные стороны, при неподвижных средних шарах.
Как видите, забавляться с этой умной игрушкой можно довольно долгое время. Она будет интересна как детям так и взрослым.
Маятник «Колыбель Ньютона» как предмет интерьера.
Маятник «Шары Ньютона»
универсальный подарок. Его можно подарить как любознательному ребенку, так и коллеге по работе. Он будет отлично смотреться как на столе Вашего руководителя, так и на Вашем рабочем столе.
Что такое ньютоновский маятник?
Маятник Ньютона – очень популярный и востребованный подарок для офисных работников. Связано это с тем, что такой аксессуар с интересным принципом действия позволяет успокоиться и настроиться на рабочий лад. Достаточно только запустить движение сувенира: мерное постукивание подарит успокоение и умиротворение.
Помимо этого, такой маятник выглядит очень гармонично и отлично вписывается в интерьер офиса. В нем нет ничего лишнего: только строгая по своим очертаниям подставка в сочетании с пятью металлическими сферами с хромированным покрытием.
Оригинальный декор для офиса и дома
Симпатичные колыбели Ньютона (как их еще называют) хорошо вписываются не только в интерьер офиса. Поставить такой аксессуар можно и на рабочий стол дома: при необходимости он будет дарить спокойствие и умиротворение в напряженные дни.
Подойдет такая наглядная модель и для юных школьников. Благодаря такому простому устройству можно будет объяснить физический закон сохранения энергии, а именно то, как кинетическая энергия переходит в потенциальную и наоборот. С такой наглядной моделью дети точно навсегда запомнят его.
Всем любителям оригинальных аксессуаров придется по вкусу маятник Ньютона. Он не просто выглядит очень эффектно, но и позволяет досконально усвоить занимательный физический закон. Помимо этого, такой декор позволит регулярно получать заряд спокойствия и умиротворения, что так ценно в условиях современной жизни.
Маятник получил свое название не потому, что его сконструировал Исаак Ньютон. На самом деле создателем аксессуара является актер Саймон Преббл. Изобретение было выпущено в 60-х годах ХХ века, с тех пор оно остается популярным и востребованным в любой жизненной сфере. Такая модель до сих пор отличается максимальной простотой конструкции:
Обратите внимание, что все пять сфер размещены на одной линии. Это обязательно необходимо, чтобы они мерно раскачивались и иллюстрировали работу физического закона.
Принцип действия маятника
Маятник работает по очень простому принципу. Чтобы наглядно увидеть действие физического закона, нет необходимости выполнять сложные действия. Все предельно просто.
Цикл начинается снова: шарики продолжают свое движение. Но все же это не бесконечно: в силу трения вскоре перестукивание прекращается. Купить в Киеве маятник Ньютона можно в интернет-магазине Хоттабыч.
Маятник ньютона для чего он предназначен
Маятник Ньютона (он же – Колыбель Ньютона) – это механическая система, наглядно иллюстрирующая преобразование кинетической энергии в потенциальную. Это конструкция, состоящая из пяти металлических шариков. Каждый из них при помощи двух тросиков крепится к каркасу. Каркас присоединен к П-образному основанию.
Принцип действия.
Если шарики не трогать, они всегда сохраняют неподвижность. Стоит привести в действие один из крайних шариков, как шарик с другой стороны начнет двигаться с такой же скоростью и амплитудой, как и первый. Движение происходит с постоянной частотой по заданной траектории.
Это наглядная демонстрация закона сохранения импульса.
Первый шарик производит ударную волну, она передается через неподвижные промежуточные сферы и воспроизводится в последнем шарике.
В идеале, при абсолютной упругости сфер и отсутствии трения, Колыбель Ньютона могла бы стать вечным двигателем. Увы, в реальности это недостижимо.
Но унывать не стоит. Маятник стал красивой деталью интерьера и популярным сувениром. Он не сможет подзарядить электроприбор, но отлично успокоит нервы, даст отдохнуть глазам и доставит эстетическое наслаждение. Длительность колебаний зависит от массы и габаритов шариков. Чем больше устройство, тем дольше будет длиться движение.
Как Колыбель Ньютона влияет на нервную систему.
С конца 20го века шары Ньютона стали применять в психотерапии для релаксации. Это отличное средство, которое уже много лет пользуется популярностью. Колыбель помогает:
Применение маятника в быту.
Маятник часто приобретают для украшения офисов и рабочих кабинетов. Он спасает от усталости в разгар трудного дня, помогает сконцентрироваться на главном при больших умственных нагрузках.
К тому же он является оригинальной деталью интерьера. Например, маятник отлично подойдет для помещения в стиле хай-тек, будет выглядеть оригинально и современно.
Это отличный подарок для коллеги или начальника, для друга, работающего в офисе, и просто для любителя оригинальных головоломок. Также заинтересует он и школьника, который увлекается физикой.