Εκκρεμές του Νεύτωνα





Περιγραφή πειράματος:

               I.    Δύο ίσες σφαίρες Α και Β κρέμονται από δύο νήματα ίσου μήκους τα οποία εξουδετερώνουν τα βάρη τους και σύμφωνα με τον 1ο νόμο του Νεύτωνα παραμένουν ακίνητες.

  II.             II.     Απομακρύνουμε τη σφαίρα Α και την αφήνουμε ελεύθερη.

                 III.          Όταν φτάσει δίπλα στη σφαίρα Β έχει ταχύτητα που την υπολογίζουμε εφαρμόζοντας την Αρχή              Διατήρησης Μηχανικής Ενέργειας από τη θέση ΙΙ στη θέση ΙΙΙ, εφόσον το βάρος είναι μια                 διατηρητική δύναμη και το έργο της τάσης του νήματος είναι μηδέν ως κάθετη δύναμη σε κάθε              τμήμα της διαδρομής.


                    IV.          Ακολουθεί κεντρική ελαστική κρούση όπου ισχύει η Αρχή Διατήρησης της Ορμής και η Αρχή Διατήρησης της Κινητικής Ενέργειας, οπότε ανταλλάσσουν ταχύτητες.

      II.               V.      Εφαρμόζουμε πάλι την Αρχή Διατήρησης Μηχανικής Ενέργειας από τη θέση ΙV στη θέση V, οπότε φτάνει στο ίδιο ύψος που αφήσαμε τη σφαίρα Α εφόσον θεωρούμε αμελητέα την απώλεια ενέργειας λόγω τριβών ή ήχου κατά την κρούση.

 Κεντρική ελαστική κρούση (αρχή διατήρησης ορμής και αρχή διατήρησης κινητικής ενέργειας)




Αν τώρα η σφαίρα Β δεν κρέμεται αλλά στηρίζεται σε υπόβαθρο, τότε μετά την κρούση θα ακολουθήσει οριζόντια βολή με οριζόντια ταχύτητα που υπολογίσαμε προηγουμένως, χρόνο πτώσης και βεληνικές που υπολογίζονται παρακάτω.



Επεξεργασία της οριζόντιας βολής με το λογισμικό Tracker προς επαλήθευση της θεωρίας.

Ερώτηση: Αν απομακρύνουμε τις σφαίρες 1 και 2 ενώ η σφαίρα 5 βρίσκεται σε υπόβαθρο, τι θα συμβεί μόλις τις αφήσουμε;

Απάντηση προς εξερεύνηση μέσω πειράματος: Μόλις χτυπήσουν την σφαίρα 3 θα δούμε την σφαίρα 5 να ξεκινά οριζόντια βολή ενώ η 1 και η 4 ανταλλάσσουν ορμή και ενέργεια.