牛顿摆是什么?牛顿摆的原理是什么?

你知不知道牛顿摆，牛顿摆是一种桌面演示和脏字，在一些物理实验中会被用到。不过对物理没有深入了解的人对于牛顿摆并没有什么了解，牛顿摆是什么，牛顿摆的原理是什么?为什么网的小编和你一了解牛顿摆的原理。

牛顿摆是什么?

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。又叫：牛顿摆球、动量守恒摆球、永动球、物理撞球、碰碰球等。桌面演示装置牛顿摆是什么?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。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。

当然此过程也是可逆的，当摆动最左侧的球撞击其它球时，最右侧的球会被弹出。当最右侧的两个球同时摆动并撞击其他球时，最左侧的两个球会被弹出。同理相反方向同样可行，并适用于更多的球，三个，四个，五个……。

另外永不停摆的球在恋人看来象征着永不停歇的爱。是永恒之爱。

牛顿摆的原理是什么?

知道了牛顿摆是什么，那么这种桌面演示装置为什么会有永不停止摆动的球，牛顿摆的原理是什么?

牛顿摆的碰撞

完全弹性碰撞：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。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。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。多个小球碰撞时可以进行类似的分析。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。

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。因此在一般情况下，碰撞过程中会有动能损失。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。例如这个太低估自己高度的大巴车………… 动能完全损失掉，转换成形变能和热能。

牛顿摆原理

1.质点质量。假定各金属球是具有相同质量的质点。当1个质点撞击第二个质点，第1个质点的动量与能量立即转移到第二个上，如此进行下去，直到最后1个质点获得了动量与能量后弹出。即使2个或更多质点撞击球组，情况依然相同。但是，瞬间运动则需要无穷大的加速度并且质点质量为零。

2.两个球的碰撞。当1个运动着的球撞击静止的球，压缩波将在2个球中传递。

3.理想状况。实际状况中的牛顿摆存在1个问题：1个运动的球表现为它的质量好像都集中在其几何中心。在理想状况下的牛顿摆中，金属球是完全相同的质点，将发生完美的碰撞。

4.动量守恒。动量守恒定律表明在1个封闭系统中，给定方向的动量是恒定的。动量表示为：p=mv (p代表动量，m代表质量，v代表给定方向的速度)当小球甲撞击小球乙，它以特定的方向运动，例如从东向西运动。那意味着，它的动量(动量是矢量)也以从东向西的方向运动。任何小球运动方向上的改变将导致动量的改变，这只有在受到外力作用的情况下才能实现。那就是为什么小球甲不是简单地被小球乙弹开——它的动量将能量以从东向西的方向传递过所有的球。实际上，牛顿摆并不是1个封闭系统，金属球仍然受到重力的作用，会使小球的运动减缓，直至停止。当最后1个球无法继续传递动量与能量，它就被弹开。当它运动到最高点时，它只蕴含势能，而动能减少到零，重力使它向下运动，循环再次开始。

5.能量守恒。能量守恒定律表明在1个封闭系统中，总能量是恒定的。能量表示为：KE= 0.5mv (KE代表动能)当一端的球以一定的能量碰撞球组，它的能量将转移给另一端的球(而不是消失)。

6.弹性碰撞与摩擦力。当2个金属球碰撞时，弹性碰撞就会发生。在碰撞前后，所具有的动能不变。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。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。一部分摩擦力来自空气阻力，而主要的来自小球本身。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)。但根据能量守恒定律，总能量保持不变。由于球的形变，组成球的分子间将动能转化为热能。小球发生振动，同时产生了牛顿摆标志性的清脆的碰撞声。