Pêndulo de Newton
O pêndulo de Newton é composto por cinco esferas de ferro, cada uma suspensa por dois fios para impedir que gire em torno de seu próprio eixo.
Originalmente, o pêndulo de Newton foi criado para demonstrar a terceira lei de Newton. Quando uma esfera de uma extremidade colide com as outras, o impulso é transmitido através das esferas, fazendo com que uma esfera da extremidade oposta se mova.
Processo do movimento
Se você soltar uma esfera, ela colidirá com as outras e ficará quase completamente parada. Imediatamente, uma esfera da extremidade oposta subirá com aproximadamente a mesma velocidade que a primeira esfera tinha antes da colisão, atingindo quase a mesma altura da qual a primeira esfera foi solta.
Isso indica que a esfera que se move para o outro lado recebeu a maior parte da energia e da quantidade de movimento da esfera que caiu. As esferas centrais permanecem praticamente paradas e transmitem ondas de compressão. Durante a propagação dessas ondas, parte da energia é transformada em calor.
Supondo que não haja perda de energia, o número de esferas que se movimentam na extremidade oposta é sempre igual ao número de esferas soltas. Se você soltar duas esferas, duas se moverão do outro lado; se soltar três, três se moverão.
Quando uma esfera é solta
O funcionamento do pêndulo de Newton pode ser explicado pelas leis de conservação da quantidade de movimento (= mv) e da energia cinética (= 1/2 mv2) nas colisões elásticas.
A colisão pode ser explicada facilmente quando as duas esferas possuem a mesma massa. Em uma colisão perfeitamente elástica entre uma esfera em movimento e outra inicialmente em repouso, a segunda recebe toda a quantidade de movimento e a energia cinética da primeira, que para. Em uma colisão perfeitamente elástica, não há perda de energia cinética na forma de calor ou som. As esferas de ferro rígido sofrem pequenas deformações e recuperam sua forma, permitindo uma transferência eficiente de energia.
Quando duas ou mais esferas são soltas
Imagine que levantamos duas esferas e as soltamos em direção à terceira. Devido a uma pequena diferença no instante do contato, a segunda esfera atinge a terceira primeiro. De acordo com as leis das colisões elásticas, a terceira esfera recebe a quantidade de movimento e a energia cinética e começa a se mover, enquanto a segunda esfera para. Em seguida, a primeira esfera atinge a segunda, que está parada. Esse processo se repete, de modo que, ao levantar e soltar duas esferas, duas esferas da extremidade oposta se movem com aproximadamente a mesma velocidade.
Fenômenos causados pelo atrito
No pêndulo de Newton, o atrito e outras forças dissipativas reduzem gradualmente a energia mecânica. Após cada colisão, as esferas podem apresentar pequenos movimentos de recuo devido às interações entre elas. À medida que esses efeitos se acumulam, todas as esferas começam a oscilar levemente ao mesmo tempo, até que todo o movimento finalmente pare.
Atualização de 3 de junho de 2023: Agora é possível arrastar várias esferas ao mesmo tempo.
Atualização de 24 de abril de 2023: O algoritmo foi aprimorado e a função de download de dados foi adicionada.