牛顿摆原理制作的小玩具(牛顿摆原理)
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1、牛顿摆可近似看做完全弹性碰撞。
2、在理想情况下,完全弹性碰撞的物理过程满足动量守恒和能量守恒。
3、如果两个碰撞小球的质量相等,联立动量守恒和能量守恒方程时可解得:两个小球碰撞后交换速度。
4、如果被碰撞的小球原来静止,则碰撞后该小球具有了与碰撞小球一样大小的速度,而碰撞小球则停止。
5、多个小球碰撞时可以进行类似的分析。
6、事实上,由于小球间的碰撞并非理想的弹性碰撞,还会有能量的损失,所以最后小球还是要停下来。
7、这也是牛顿摆的核心物理原理。
8、牛顿摆是一个1960年代发明的桌面演示装置,五个质量相同的球体由吊绳固定,彼此紧密排列。
9、又叫:牛顿摆球、动量守恒摆球、永动球、物理撞球、碰碰球等。
10、牛顿摆是由法国物理学家伊丹·马略特(Edme Mariotte)最早于1676年提出的。
11、当摆动最右侧的球并在回摆时碰撞紧密排列的另外四个球,最左边的球将被弹出,并仅有最左边的球被弹出。
12、扩展资料当两个金属球碰撞时,弹性碰撞就会发生。
13、在碰撞前后,所具有的动能不变。
14、在理想状况下,即球只受到动量、能量与重力作用,所有的碰撞都是完美的弹性碰撞而牛顿摆的结构也是完美的,金属球将永远运动下去。
15、但不可能存在完美的牛顿摆,因为其总会受到摩擦力的作用而使能量损耗。
16、一部分摩擦力来自空气阻力,而主要的来自小球本身。
17、所以牛顿摆中的碰撞并不是真正的弹性碰撞而是非弹性碰撞,因为碰撞后的动能比碰撞前的有所损失(摩擦力所致)。
18、但根据能量守恒定律,总能量保持不变。
19、由于球的形变,组成球的分子间将动能转化为热能。
20、小球发生振动,同时产生了牛顿摆标志性的清脆的碰撞声。
21、还有一类碰撞叫完全非弹性碰撞:碰撞过程中物体往往会发生形变,还会发热、发声。
22、因此在一般情况下,碰撞过程中会有动能损失。
23、如果碰撞后物体结合在一起,动能损失最大,这种碰撞叫做完全非弹性碰撞。
24、参考资料来源:百度百科-牛顿摆。
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