Cuna de Newton
La cuna de Newton consta de cinco esferas de hierro, cada una suspendida de dos hilos para evitar que gire.
Originalmente, la cuna de Newton se creó para demostrar la tercera ley de Newton. Cuando una esfera choca contra las demás desde un extremo, el impulso se transmite a través de ellas y provoca el movimiento de una esfera en el extremo opuesto.
Proceso del movimiento
Si sueltas una esfera, esta choca contra las demás y se detiene casi por completo. Inmediatamente, una esfera del extremo opuesto se eleva con aproximadamente la misma velocidad que tenía la primera esfera antes del choque y alcanza casi la misma altura desde la que fue soltada.
Esto indica que la esfera que rebota ha recibido la mayor parte de la energía y del momento lineal de la esfera que cayó. Las esferas centrales permanecen prácticamente inmóviles y transmiten ondas de compresión. Durante la propagación de estas ondas, una parte de la energía se transforma en calor.
Si suponemos que no hay pérdidas de energía, el número de esferas que rebotan es igual al número de esferas soltadas. Si sueltas dos esferas, rebotan dos en el extremo opuesto; si sueltas tres, rebotan tres.
Cuando se suelta una esfera
El funcionamiento de la cuna de Newton se explica mediante las leyes de conservación del momento lineal (= mv) y de la energía cinética (= 1/2 mv2) en las colisiones elásticas.
La colisión puede explicarse fácilmente cuando las dos esferas tienen la misma masa. En una colisión elástica ideal entre una esfera en movimiento y otra inicialmente en reposo, la segunda recibe el momento lineal y la energía cinética de la primera, que se detiene. En una colisión perfectamente elástica no hay pérdidas de energía cinética por calor ni sonido. Las esferas de hierro duro se deforman muy poco y recuperan su forma, por lo que transmiten la energía de manera eficiente.
Cuando se sueltan dos o más esferas
Imaginemos que levantamos dos esferas y las soltamos hacia la tercera. Debido a una pequeña diferencia en el instante del contacto, la segunda esfera golpea primero a la tercera. Según las leyes de las colisiones elásticas, la tercera esfera recibe el momento lineal y la energía cinética y comienza a moverse, mientras que la segunda se detiene. Después, la primera esfera golpea a la segunda, que está detenida. Este proceso se repite y, al levantar y soltar dos esferas, las dos esferas del extremo opuesto rebotan con aproximadamente la misma velocidad.
Fenómenos causados por la fricción
En la cuna de Newton, la fricción y otras fuerzas disipativas reducen gradualmente la energía mecánica. Después de cada choque, las esferas pueden experimentar pequeños movimientos de retroceso debido a las interacciones entre ellas. A medida que estos efectos se acumulan, todas las esferas comienzan a oscilar ligeramente al mismo tiempo y, finalmente, el movimiento se detiene por completo.
Actualización del 3 de junio de 2023: Ahora se pueden arrastrar varias esferas al mismo tiempo.
Actualización del 24 de abril de 2023: Se mejoró el algoritmo y se añadió la función de descarga de datos.