Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Почему кинетическая энергия шарика в маятнике передаётся другому шару, а не двум, но в 2 раза меньше?

Физика
Андрей Вадимович Шут
  ·   · 16,5 K
Возраст 67 лет, профессия - физик, Интересна...  · 15 дек 2021
Если вопрос задан действительно об устройстве "Newton'cradle", то причина того, что при одном оттянутом шарике после удара отлетает тоже один шарик, но с другого конца, при двух - два и т. д., как мне представляется, кроется в том, что шарики в этом опыте - реальные, а не теоретические (идеально жесткие). Это значит, что скорость распространения звука в материале этих шариков конечна.
Сначала рассмотрим случай с одним шариком. Оттягиваем первый шарик и отпускаем. Первый шарик разгоняется и ударяет по второму шарику. При этом первый шарик чуть-чуть сжимается и точно так же сжимается второй шарик. Затем оба шарика возвращают свою форму, импульс переходит ко второму шарику, а первый шарик останавливается. Волна сжатия пробегает по второму шарику , доходит до точки соприкосновения с третьим шариком и бьёт по нему. История овторяется: второй шарик останавливается, а третий шарик (а точнее - его край, подвергшийся удару) начинает двигаться. Импульс переходит в третий шарик, а волна сжатия бежит к четвертому, и т.д. вплоть до последнего шарика. Импульс переходит к нему. Но последний шарик, начав двигаться, преграды не встречает и просто отлетает в сторону.
На передачу импульса от первого шарика до последнего уходит небольшое, но принципиально НЕ нулевое время. Например: если шарики сделаны из стали и их диаметр составляет 2 см, то время, за которое волна сжатия пересекает шарик, равна примерно 2 см / (5050 м/сек) = 4 мксек. (скорость звука в стали = 5050 м/сек).
Отведем теперь два шарика, проверим, что они касаются друг друга, и идельно одновременно отпустим. Два шарика двинутся к нижней точке. А там сначала второй шарик ударится о третий. В этот момент другая сторона второго шарика (обращенная к первому шарику) все еще будет двигаться! Она затормозится только тогда, когда волна сжатия вызванная ударом о третий шарик, добежит до точки касания с первым шариком. Т.е. примерно через 4 мксек после соударения шариков 2 и 3. И только тогда "начнется" удар первого шарика по второму. А после этого волна сжатия от удара первого и второго шариков побежит по второму шарику обратно в сторону третьего шарика и добежит туда еще через 4 мксек. Таким образом третий шарик испытает два удара с интервалом 8 мксек. Эти два удара добегут до четвертого шарика и дважды толкнут его. Затем история повторится, т.е. по четвертому шарику побегут две волны сжатия. Первая волна толкнет пятый шарик. От отлетит в сторону, так как ему ударяться не обо что. И поэтому вторая волна сжатия толкнетчетвертый шарик и он тоже отлетит в сторону, так как пятого шарика на месте уже нет и биться/тормозиться четвертому не обо что.
В соответствии с этим объяснением предположу, что если шариков 5, а вы оттянете 3 шарика, то после соударения третий шарик как бы НЕ остановится и полетит в сторону вместе с 4 и 5 шариками. На самом деле третий шарик на мгновение остановится в нижней точке, а затем полетит дальше.
У меня этой игрушки нет, проверить не могу. Но помнится, что в школе мы что-то такое делали.
Специалист ИТ с физмат образованием  · 18 февр 2023
Потому что чтобы выполнились оба закона сохранения (импульса и энергии) в приближении упругого соударения  m*v == M*V   и   m*v^2 == M*V^2   (или можно скорости заменить на импульсы p==P,   p^2/m==P^2/M) просто необходимо чтобы... Читать далее
Фундаментальный вопрос рациональности: почему ты веришь в то, во что веришь?Перейти на hpmor.ru
2 эксперта согласны
не очень точные рассуждения ) неявно предполагается что налетающий шарик останавливается, ну или же что масса... Читать дальше
Физик, доктор, интересны квантовая механика и...  · 23 апр 2021
Научные журналисты это страшные люди, мало того что они не поняли вопрос, они ещё на него и не ответили. Вопрос очень точный- ответ такой если выполняется закон сохранения импульса, то при передаче его другому количеству шаров... Читать далее
1 эксперт согласен
Конечно может быть нарушаю правила сообщества но вынужден указать на то что жалко тех людей которые введены в... Читать дальше
Научный журналист  · 22 апр 2021
Маятник (колыбель) Ньютона (англ. Newton’s cradle) — конструкция, которая служит для демонстрации закона сохранения импульса при абсолютно упругом ударе. Самым, наверное, интересным явлением, которое можно наблюдать у колыбели... Читать далее
1 эксперт согласени2 эксперта не согласны
Неверное объяснение следствий законов сохранения импульса и энергии. Закон сохранения импульса можно было бы сюда... Читать дальше
Физико-математическое образование (универ)...  · 13 окт 2021
В ответе на этот вопрос по моему надо указать согласно какому закону мироздания или физики у нас первый шар остановился, а последний отлетел почти с той же скоростью. Такой закон есть, но на нем не делается акцент в... Читать далее
1 эксперт согласен
Уточню: передача импульса двум шарам не совместима с сохранением энергии и наоборот
пенсионер, изобретатель, в реальном мире нет тем...  · 12 окт 2021
Это так кажется. Кинетическая энергия - "вещь" относительная, в какой системе отсчёта её мерить будем? Если в системе центра масс двух одинаковых шаров, то в ней оба шара имеют равную по величине кинетическую энергию и равные... Читать далее
Первый
Кот, который не решается взять ипотеку   · 27 апр 2022
Как мне кажется, процесс передачи импульса в этой конструкции происходит именно последовательно, независимо от шарика к шарику. Иначе, если считать, что первый шарик ударил по массе, равной 4 шарикам, то последний шарик не... Читать далее