Маятник ньютона своими руками: Создаем светящийся маятник Ньютона

Создаем светящийся маятник Ньютона

Довольно простое устройство потребует от Вас некоторых познаний в электротехнике, а также навыки столярной работы вкупе с большим запасом терпения.

Шаг 1: Материалы

1. 5 стеклянных шаров с диаметром около 2.5 см
2. 30 мм медные сварочные стержни
3. Сосновые доски
4. Провода
5. 5 светодиодов
6. Несколько батареек

Шаг 2: Шары

Удаляем закругленные наконечники у светодиодов, чтобы прикрепить их к стеклянным шарикам. Можно воспользоваться любым абразивным инструментом. В нашем случае использовался отрезной круг на Дремеле.

Также абразивным колесом проделываем небольшое углубление на шариках для светодиодов.

При помощи супер-клея соединяем шарики и светодиоды. Внимательно отнеситесь к выбору марки клея, чтобы не происходило неприятных инцидентов.

Шаг 3: Основа

В качестве основы мы будем использовать ящик с открытым верхом, сделанный из сосновых дощечек, приклеенных друг к другу (смотрите рисунки). На дне ящика проделаны отверстия для креплений и опоры.

Делаем 3 отверстия для рубильника с диаметром 47 мм, а дырочки для опоры — по 30 мм под наши стержни.
Рубильник делается из деревяшки и подсоединяется к основе.

Вертикальные опоры делаются из 30 мм сварочных стержней, согнутых в нужной нам форме (см. рисунок).
Вставляем стержни в отверстия и припаиваем к ним провода с помощью сварочного аппарата.

Затем выравниваем стержни при помощи деревянных блоков. Все они должны быть одинаковой высоты. Как только все встанут ровно и одинаково, то супер-клеем фиксируем конструкцию и оставляем сохнуть.

Шаг 4: Маятник

Для правильного соединения выводы катода и анода необходимо согнуть в кружки, как показано на картинке. Сгибаем, получаем круг, обрубаем лишние концы и припаиваем круги.

В нашем случае использовался медный 1-жильный кабель, полученный из многожильного провода. Вы может использовать любой гибкий и легкий кабель. Прокидываем его сквозь мини-кольца катодов и анодов, таким образом, избегая короткого замыкания.

Определяем точный центр конструкции и подвешиваем один шарик. Концы проводов завязываем на твердый узелок. Подложите линейку или другой прямоугольный предмет и протестируйте маятник: легко толкните шарик и понаблюдайте. Если колеблется параллельно линейке, то все в порядке.
Теперь уже можно припаять коны подвешенных проводов к медным стержням.

Проделайте все действия из шага 4 с остальными 4 шариками, ориентируясь на правильное расположение первого. Помните, что все шары должны находиться строго по одной линии в ряд! Выравнивание должны быть идеальным.

Шаг 5: Проводка

Все светодиоды соединены параллельно друг другу. По сути, на одной стороне у нас 5 катодов, а на другой — 5 анодов. Рубильник припаивается к цепи.

Резистор подбирается под нужную Вам яркость светодиодов.

Питание обеспечивают 2 батарейки AA типа. Соединяем их в цепь и обматываем изолентой, чтобы сразу получать в сумме от них 3 В.

4 / 5 ( 88 голосов )

Портал тематических сайтов. Лучшие темы специально для Вас!

Как создать дома благоприятную энергетику: 10 советов для здорового быта в закладки 2

Предметы интерьера способны влиять на внутреннее состояние человека. Положительно или отрицательно – зависит от индивидуальных особенностей личности. Но существуют общие закономерности, которые благотворно действуют на психику людей и помогают бороться со стрессом. Предлагаем рекомендации по обустройству жилья и созданию в доме правильной энергетики. НИЧЕГО ЛИШНЕГО – ИЗБАВЬТЕСЬ ОТ НЕНУЖНЫХ ВЕЩЕЙ Знакомо ли вам ощущение, что […]

Как сохраняли продукты свежими во времена Царской России в закладки 8

В данной статье я решила заглянуть в прошлое и познакомить вас со способами хранения продуктов, которыми пользовались в России задолго до прихода советской власти. Я думаю, многим будет интересно узнать о том, как же хозяйкам удавалось сохранить свежесть продуктов питания  без холодильников и морозильных камер. В наш век комфорта и высоких технологий все это утратило […]

Хоумтерапия: 5 методов стать счастливой хозяйкой в закладки 1

Дом – это место, где мы отдыхаем, восстанавливаем силы, наполняемся энергией, получаем тепло и поддержку после тяжёлого рабочего дня. Дом и отношение к домоводству играют огромную роль в нашем психическом состоянии. Практика осознанного домоводства поможет наладить отношение с собой и с окружающими, и даже окажет влияние на сферу рабочих отношений. Мы так много времени уделяем […]

Какие комнатные цветы выбрать для спальни в закладки

Комнатные цветы в доме могут быть не только банальным декором, но также улучшают микроклимат. Они так же являются хорошими очистителями и увлажнителями воздух в помещении. Но на листьях может накапливаться грязь и образовываться подтеки от воды, к чему стоит подготовиться. Зачастую комнатные растения размещают в гостиной, возможно – на кухне и почти невозможно комнатные цветы […]

Редкий кадр! 20 фото советских знаменитостей в кругу семьи в закладки

Советские знаменитости были известны своей профессиональной деятельностью, их частная жизнь была закрыта от публики. Тем интереснее рассматривать эти фотографии: в семье люди раскрываются, порой, с неожиданной стороны. Николай Караченцов с женой Людмилой и сыном Андреем Наталья Кончаловская с сыновьями и внуками: Никита Михалков, его жена Татьяна и старшие дети Артем и Анна, Андрей Кончаловский с […]

Весна: расхламление в доме в закладки 4

Весна – прекрасное время обновлений, когда хочется перемен после долгой и холодной зимы. Однако, как известно, чтобы впустить в свою жизнь что-нибудь новое – надо сначала освободить для него место. Хотя бы на домашних полках. Начинаем расхламление в доме. Любые вещи требуют время от времени пересмотра. Но будем честны, для многих это не самое вдохновляющее […]

10 бытовых вещей, которыми мы пользуемся и почему-то упорно игнорируем их минусы в закладки 3

Зачастую мы так прикипаем к покупке определенных бытовых товаров, что даже не задумываемся о целесообразности их приобретения или о возможности попробовать более удачные аналоги. А ведь при этом некоторые из этих вещей вредят нашему здоровью, делают работу по дому менее эффективной и регулярно приносят уйму других непредсказуемых проблем, которые мы просто с ними не связываем. 10. Освежитель воздуха Исследования доказывают, что в составе освежителей есть компоненты, загрязняющие воздух и вредящие […]

Вы точно не знали этого о сахаре в закладки 3

Сладкоежки не мыслят своей жизни без сладостей, в то время как приверженцы здорового образа жизни именуют сахар «белой смертью». А давайте-ка разберемся, все ли мы знаем о сахаре, и не являются ли некоторые общепринятые суждения об этом сладком продукте всего лишь мифами? Действительно ли тростниковый сахар в разы полезнее обычного, в хлебе совсем нет сахара, […]

Похудение с помощью пищевой пленки: правда и мифы в закладки 1

Похудение с помощью пищевой пленки: правда и мифы Похудение – та самая тема, которая была и остается актуальной во все времена. И именно благодаря ее актуальности интернет пестрит самыми разнообразными способами избавления от лишних килограммов – начиная от старинных «бабушкиных» настоев и отваров и заканчивая суперсовременными приборами для избавления от избыточного веса! Не сдает своих […]

9 традиций со всего мира, которые могут сбить с толку даже самых искушенных путешественников в закладки 3

В мире существует более 3 814 различных культур, и у каждой есть собственные традиции, которые соблюдаются до сих пор. В то время как многие народы утратили свои древние самобытные привычки и обряды, и по сей день существуют обычаи, которые сбивают с толку многих из нас. 1. Пасхальный костер, Германия В ночь перед Пасхой в Германии разжигают огромные костры в разных частях страны. Это очень старый обычай — так немцы встречают весну. […]

Как продать ненужную вещь в закладки 2

Как часто каждому из нас доводилось разгребать на балконе старый хлам? Сколько раз пришлось споткнуться в гараже о запчасти автомашины, давно канувшей в лету? Снова потребовалось перебрать в шкафу десятки единиц когда-то любимой, но порядком поднадоевшей одежды? И всякий раз, сталкиваясь с горами ненужных вещей, их владельцы испытывают желание выбросить весь этот мусор на свалку. […]

Причины появления плесени в доме в закладки 4

Как справиться с плесенью и различными видами грибков в доме? Информации на эту тему в Интернете множество. Но при этом упускается важный вопрос, каковы причины появления плесени в доме? Речь о том, что плесень никогда не будет размножаться в сухом помещении. Она любит сырость. Если же это образование появляется на поверхности исключительно в зимнее время, […]

Как избавиться от моли в квартире в закладки 10

Наличие моли в квартире снижает качество жизни людей. Так, она портит меховые, а также шерстяные вещи, различную одежду, ковры, а также продукты. Она предпочитает употреблять кератин, присутствующий в составе различных изделий из натурального меха либо шерсти. Подобное насекомое способно активно приспосабливаться к изменениям окружающей среды, поэтому встречаются на всех континентах планеты. Стоит подробнее рассмотреть, какие […]

Секреты горничных: идеальная уборка за полчаса в закладки 6

Все, кто хоть раз бронировал номер в гостинице, прекрасно знают, что между выселением и заездом разница составляет буквально 2 часа. За это время происходит идеальная уборка номера. Он должен быть убран и готов к проживанию новых постояльцев. Как правило, за смену горничным нужно убрать порой до двух десятков номеров, и на каждый они тратят в […]

4 мифа о зарядке техники, в которые давно пора перестать верить в закладки 3

На дворе 2018 год, но мы все еще переживаем из-за зарядки, оставленной в розетке, как из-за невыключенного утюга, снимаем ноутбук “с питания” на ночь и разряжаем телефон до 0 %, чтобы он не сломался на следующий день. Стоит ли продолжать играть в паникеров в наше время или уже наконец можно быть “плохим мальчиком” и не […]

Как найти человека с помощью интернета? в закладки 13

Люди оставляют много следов в интернете, и, зная пару техник и принципы социальной инженерии, можно узнать много нового о человеке. Именно так работают супершпионы и русские хакеры в голливудских фильмах. Перед тем как приступать к поискам, определим, какая информация у нас есть. Пригодится все, что попадает в этот список: контакты (телефон, e-mail, ник в интернете, […]

Как защитить плиту от брызг в закладки 4

Если среди вас, дорогой читатель, есть те, кто любит мыть газовую (или другую) плиту, то прошу вас не читать дальше статью. Можете просто заняться своим любимым делом. Сегодняшняя статья посвящена профилактике загрязнений – вы узнаете, как защитить плиту от брызг, грязи, сбежавшего молока или супчика. Я не буду учить вас, как аккуратно готовить, чтоб ни […]

10 мифов об экономии в путешествиях, из-за которых можно оказаться не на лазурном берегу, а у разбитого корыта в закладки 3

Чтобы выгадать на поездке, заядлые путешественники порой готовы чуть ли не танцевать с бубном — удалять историю в браузере и не спать в ночь на вторник. К сожалению, многие из популярных способов сэкономить ничем не отличаются от уличных баек и помогут разве что проделать дыру в кармане. 1. Летать лоукостерами выгодно Хотя билет и дешевле, прежде чем его приобретать, стоит присмотреться — а нет ли здесь подводных камней? Ведь часто в стоимость просто-напросто не входит ни перевоз багажа, […]

11 кулинарных ошибок, которые мы продолжаем совершать по старинке в закладки 4

Хотя обучение в кулинарной школе может занимать от нескольких месяцев до 4 лет, чтобы развить кулинарные навыки, не обязательно тратить годы. Среди обычных людей талантов не меньше, чем среди квалифицированных поваров. Они радуют свою семью вкуснейшими блюдами, но почувствовать себя настоящим шефом часто мешают неправильные кухонные привычки. 1. Готовим овощи слишком долго В овощах содержится большое количество полезных веществ, а длительная тепловая обработка не только […]

Люди показали, чем на самом деле кормят в больницах разных стран в закладки 4

Здоровое питание способствует увеличению продолжительности жизни; улучшает состояние кожи, зубов и глаз; повышает иммунитет; укрепляет кости; а также снижает риск развития многих заболеваний. Конечно, каждый пациент больницы ожидает, что в специальном медицинском учреждении ему предложат именно такой рацион. 1. Швейцария 3. Россия 4. Германия «Что плохого я сделала человеку, который приготовил для меня эту еду?» 5. Норвегия 6. Финляндия […]

Проект на тему Маятник Ньютона

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 6

имени Л.И. Ошанина

Проектная работа по физике

Маятник Ньютона

Ученик 9 А класса

Шаров Максим

2017

Содержание

1. Введение

2. Теоретическая часть

2.1.Маятники. Виды маятников.

2.2. История открытия маятника Ньютона

2.3.Принцип работы маятника Ньютона.

2.4.Применение маятника Ньютона.

3. Практическая часть

   1. Изготовление маятника

   2. Анализ результатов эксперимента

4. Заключение

5. Список литературы

6. Приложения

Введение.

Физика – наука экспериментальная. Сейчас существует много способов заинтересовать учащегося изучать эту сложную и важную для жизни каждого человека науку: обучающие интернет сайты, научно- популярная литератураи даже интерактивные музеи. Такой Музей занимательных наук Эйнштейна в Ярославлеяпосетил с родителями в прошлом году. В нем представлены интересные экспонаты, демонстрирующие различные физические явления. Я обратил внимание на различные маятники и решил попробовать сделать один из них своими руками.

Цельработы: конструирование прибора –модели маятника Ньютона.

Задачи:

1. Проанализировать литературу по рассматриваемому вопросу.

2. Продумать конструкцию маятника с наименьшими затратами и хорошим эстетическим видом.

3. Изготовить и привести в действиеприбор- маятник Ньютона.

Гипотеза: Сконструированный маятник Ньютона продемонстрирует законы взаимосвязи механической энергии и импульса.

Актуальность выбранной темы обусловлена значением изучения законов сохранения энергии, они доказывают взаимосвязь явлений природы. Такие понятия, как «импульс», «работа», «энергия» в последующем необходимы для изучения многих физических разделов. При изучении данной темы развиваются такие умения, как наблюдать, ставить эксперимент, конструировать, анализировать.

2. Теоретическая часть.

2.1.Маятники. Виды маятников.

Ма́ятник — система, подвешенная в поле тяжести и совершающая механические колебания. Колебания совершаются под действием силы тяжести, силы упругости и силы трения. Во многих случаях трением можно пренебречь, а от сил упругости (либо сил тяжести) абстрагироваться, заменив их связями.

Во время колебаний маятника происходят постоянные превращения энергии из одного вида в другой. Кинетическая энергия маятника превращается в потенциальную энергию (гравитационную, упругую) и обратно. Кроме того, постепенно происходит преобразование кинетической энергии в тепловую, за счёт сил трения.

Одним из простейших маятников является шарик, подвешенный на нити. Идеализацией этого случая является математический маятник — механическая система, состоящая из материальной точки, подвешенной на невесомой нерастяжимой нити или на невесомом стержне в поле тяжести.

Если размерами массивного тела пренебречь нельзя, но всё ещё можно не учитывать упругих колебаний тела, то можно прийти к понятию физического маятника. 

Физический маятник — твёрдое тело, совершающее колебания в поле каких-либо сил относительно точки, не являющейся центром масс этого тела, или неподвижной горизонтальной оси, не проходящей через центр масс этого тела.

Система из нескольких шариков, подвешенных на нитях в одной плоскости, колеблющихся в этой плоскости и соударяющихся друг с другом, называется маятником Ньютона. Здесь уже приходится учитывать упругие процессы и законы сохранения импульса.

Маятник Фуко — это груз, подвешенный на нити, способный изменять плоскость своих колебаний.

Ещё одним простейшим маятником является пружинный маятник. Пружинный маятник — это груз, подвешенный на пружине и способный колебаться вдоль вертикальной оси.

Крутильный маятник — механическая система, представляющая собой тело, подвешенное в поле тяжести на тонкой нити и обладающее лишь одной степенью свободы: вращением вокруг оси, задаваемой неподвижной нитью.

Маятник Капицы — пример динамически стабилизированного перевернутого маятника.

Маятники используются в различных приборах, например, в часах и сейсмографах.

Маятники облегчают изучение колебаний, так как наглядно демонстрируют их свойства.

2.2. История открытия маятника Ньютона.

Великий учёный Исаак Ньютон изобрел наглядную демонстрацию преобразования энергии – маятник или как ее еще называют – колыбель. Это устройство представляет собой конструкцию из пяти одинаковых металлических шаров, каждый из которых крепится с помощью двух тросов к каркасу, а тот в свою очередь к прочному основанию П-образной формы.

Исследование и использование маятниковых устройств для демонстрации закона воздействия между несколькими телами, было сначала описано учёным Мариоттом в 17-м столетии. Кроме Ньютона, принцип маятника использовали и другие физики. Среди них Христиан Гюйгенс, который изучал столкновение, а также физик АббеМэрайотт, он изучал закон воздействия тел друг на друга.   

Есть много разногласий, как же все-таки появилась современная колыбель Ньютона. К примеру, Мариуса Морина считают учёным, который первым сконструировал и дал название популярной сегодня конструкции. Он сделал для своей компании деревянную версию маятника. Сувениры-шары  были успешно проданы и положили начало ринку таких игрушек. Парой лет потому режиссёр и скульптор Ричард Лонкрейн усовершенствовал шары, сделал их хромовыми, благодаря чему дизайн бил признан очень успешным.  

Продавать изобретение Исаака Ньютона в 1967 году предложил СаймонПреббл, актер из Англии. Именно он и дал название прибору – “колыбель Ньютона“. С тех пор маятник стал популярным сувениром и прекрасной деталью в интерьере. 

Самое большое устройство колыбели в мире было разработано Разрушителями мифов и состояло из пяти одной тонны бетона и стали наполненные перебаром бакены, приостановленные от стальной связки. Бакенам также вставили листовую сталь, промежуточную их две половины, чтобы действовать как «контактный центр» для передачи энергии; это устройство колыбели не функционировало хорошо. Версия меньшего масштаба, построенная ими, состоит из пяти 6-дюймовых хромовых шарикоподшипников стали, каждого взвешивания 33 фунта, и почти так же эффективна как настольная модель.Но это устройство колыбели за счет массивности имело погрешности в действии

Устройство колыбели с самыми большими шарами столкновения диаметра на общественном дисплее, демонстрировалось больше года в Милуоки, Висконсин в американской Науке розничного магазина и Излишке. Каждый шар был надувным шаром осуществления 26 дюймов в диаметре (приложенный в клетке стальных колец) и был поддержан от потолка, используя чрезвычайно сильные магниты. Это было демонтировано в начале августа 2010 из-за проблем обслуживания.

Версия меньшего масштаба состояла из пяти 6-дюймовых хромовых шариков-подшипников стали, каждый из которых весил 33 фунта. Эта модель била практически такая же эффективна как настольная версия.

В Соединённых Штатах Америки в Мичигане установили самую большую модель колыбели Ньютона. Она состоит из 16 шаров для боулинга, которые весят 6.8 кг каждый. Они крепятся на прочных тросах длиной 6.1 метра и возвышены на 1 метр над землей (приложение 1)

2.3.Принцип работы маятника Ньютона

Если к шарикам не прикасаться, то они все время находятся в неподвижном состоянии. Чтобы увидеть движение маятника, нужно привести в действие крайний шар, тогда шар на другом краю будет совершать колебания с такой же скоростью и амплитудой, как и предыдущий. Движения происходят по конкретной траектории и с постоянной частотой.  Это демонстрирует закон сохранения импульса, а также превращение потенциальной энергии в кинетическую и наоборот.

Поскольку первое тело производит ударную волну, она передается через промежуточные сферы, которые остаются неподвижными, и воспроизводиться в последнем шаре. Если бы не было затрат энергии и препятствий таких как трение, маятник мог бы стать вечным двигателем. Но в природе это невозможно и колебания шаров со временем утихают, поскольку движению препятствуют диссипативные силы.  Энергетические потери – причина по которой шары в конечном счете останавливаются. Более высокий вес стали уменьшает относительный эффект сопротивления воздуха. Размер стальных шаров ограничен, потому что столкновения могут превысить упругий предел стали, исказив его и порождения тепловых потерь.Продолжительность работы маятника напрямую зависит от веса и размера шариков: чем больше их диаметр и чем они тяжелее, тем дольше будет длиться данный процесс, и наоборот.

Маятник Ньютона устроен так, что начальный шар передаёт импульс второму шарику, а затем замирает. Нашему глазу на первый взгляд незаметно, как следующий шарик приминает импульс от предыдущего, мы не можем проследить его скорость. Но, если взглянуть пристальнее, можно заметить, как: шарик немножко “вздрагивает”. Это объясняется тем, что он совершает движения с посланной ему скоростью, но поскольку расстояние очень маленькое и ему некуда разогнаться, то он может на своем коротком пути передать импульс третьему шарику и и в итоге остановиться.

Такое же действие совершает и следующий шарик, и так далее. Второе тело принимает импульс потенциальной энергии от предыдущего, но поскольку нет возможности превращения потенциальной энергии в кинетическую, то импульс передается от второго шара далее – в третий, четвертый, пятый. У последнего шарика некуда передавать свой импульс, поэтому он свободно колеблется, поднимаясь на определенную на высоту, а затем возвращается, и весь процесс передачи импульсов повторяется в обратном порядке.

Представим маятник, состоящий всего из двух сфер. В этом случае шар в движении сталкивается с соседом, который пребывает в состоянии покоя. Соприкасание упругое и центральное (так как оно наблюдается в идеальной колыбели Ньютона). Чтобы сосчитать скорости шаров после упругого столкновения, необходимо воспользоваться уравнением закона сохранения импульса для такой схемы и уравнением закона сохранения энергии, а потом развязать полученную систему уравнений. Итог известен: шар, который двигался останавливается, а тот, что пребывал в состоянии покоя, обретает скорость первого.  

Колебания похожи на распространение упругой волны в твёрдом теле, или же на посыл упругих возмущений и энергии упругой деформации без переноса вещества, как это происходит со звуком. Этот закон будет работать, если давать ускорение двум или трем телам одновременно.  

2.4.Применение маятника

Шары Ньютона признали еще в конце 20 века, они чаще всего применялись для релаксации, в психотерапии, а также для подсчета времени.  Декоративная модель шаров Ньютона пользуется неизменной популярностью уже многие годы. Мерное колебание, монотонное постукивание шаров и их блеск способствуют расслаблению. Это отличное средство для нервной системы, наблюдаетсянесколькотиповвлияния:

– успокаивает нервы;

– снимает стресс;

– помогает привести мысли в порядок;

-отвлекает от проблем;

– расслабляет;

– концентрируетвнимание.

Многие приобретают ее для офиса, устанавливают в кабинете или на рабочем столе. Маятник спасает в ситуациях, когда в разгар трудового дня никак не получается сконцентрироваться на главном из-за больших умственных нагрузок. За движением шаров можно наблюдать бесконечно. Отзывы довольных обладателей доказали, что энергия от движения маятника преобразовывается в интенсивный поток мыслей, интересных идей и в замечательное настроение на целый день.  

Удовольствие аксессуар приносит также из-за того, что вы смотрите и знаете, что это инсталляция закона сохранения импульса и сохранения энергии, поэтому наблюдение плавного движения шаров имеет особый смысл. Маятник станет отличной деталью интерьера кабинета в стиле хай-тек, это оригинально и стильно. Маятник Ньютона – прекрасный подарок для человека, который увлекается разними диковинками, головоломками и конструкторами. 

. 

3.Экспериментальная часть.

3.1. Изготовление маятника

Проанализировав литературу, я выделил требования при конструировании, изготовлении и применении самодельного прибора:

• заранее рассчитать его отдельные элементы, сделать необходимые схемы, чертежи;

• хорошо представлять принцип действия прибора;

• уяснить, на использовании каких законов основана его работа;

• от каких факторов зависит эффективность его демонстрации.

Для изготовления маятника Ньютона мне понадобилось: ( приложение 2)

1. металлические шарики от подшипника (5 штук)

2. нить хлопчатобумажная (5 штук по 40 см)

3. клей «Момент»

4. линейка деревянная

5. картон

Ход работы:

1. Выбрать подставку для маятника (приложение 3)

2. Рассчитать диаметр одного шарика.

Для того, чтобы шарики касались друг друга, необходимо вычислить их диаметр. Для расчета можно воспользоваться способом рядов: ( приложение 4)

3. На линейке сделать метки, соответствующие размеру одного шарика (приложение 5)

4. Прикрепить нить к шарикам с помощью клея ( приложение 6)

5. Закрепить нить в линейке и отрегулировать длину так, чтобы шарики касались друг друга. (приложение 7)

6. Провести эксперимент.

1. 2. Анализ результатов эксперимента

В ходе конструированиямодели маятника и демонстрации эксперимента возник ряд трудностей:

1. Прикрепление нити с помощью клея необходимо производить так, чтобы точка опоры на шарике была одна, иначе при прикреплении нити к линейке трудно выровнять все длины.

2. Опора для нитей должна быть жесткой, даже маленькие шарики приводят к ее провисанию.

3. Колебания резко затухают, так как сложно выставить шарики в одну линию.

Несмотря на трудности, маятник Ньютона продемонстрировал передачу импульса и энергии от одного крайнего шарика к другому.

Заключение.

Наблюдать за опытами, которые проводит учитель интересно, но проводить его самому интересно вдвойне, тем более, если сконструировал и сделал прибор своими руками.

В ходе данной работы я познакомился с новыми физическими понятиями и величинами, такими как энергия, импульс и др. Убедился, что способы, изученные на уроках физики, например способ измерения размеров малых тел ( способ рядов), может понадобиться для вычисления не только физических задач.

Маятник Ньютона, сконструированный мной, имеет некоторые технические недостатки и не смог длительное время совершать колебания, но выводы, сделанные в ходе эксперимента, могут позволить их исправить или минимизировать.

Данный маятник можно демонстрировать на уроках физики при изучении таких физических разделов, как «Механические колебания», «Законы сохранения в механике».

Приложение 1

Самая большая модель «колыбели Ньютона».

Маятник Ньютона в Музее занимательных наук Эйнштейна в Ярославле

Приложение

Изготовление «Колыбели Ньютона своими руками»

                                                     История изобретения

                                      Принцип действия «Колыбели Ньютона»

При отклонении первого шарика данной системы и последующим его возвратом к изначальному положению, его энергия и импульс передадутся без изменения через три средних шарика последнему, который приобретёт ту же скорость и поднимется на ту же высоту. Он в свою очередь передаст свой импульс и энергию по цепочке снова первому шарику. Крайние маятники будут колебаться, а промежуточные будут неподвижны. Из-за потерь механической энергии вследствие работы сил трения и упругости, колебания маятников затухают, так как в реальных механических системах всегда действуют диссипативные силы.

Чтобы найти скорости шаров после упругого столкновения, надо записать уравнение закона сохранения импульса для такой системы и уравнение закона сохранения энергии и решить полученную систему уравнений. Результат известен: движущийся шар останавливается, а покоящийся приобретает скорость первого.

В колыбели Ньютона первый шарик передаёт импульс второму шарику и останавливается. Второй шарик получает импульс потенциальной энергии от первого, но из-за невозможности преобразования потенциальной энергии в кинетическую, импульс переходит от второго маятника далее – в третий, четвертый, пятый. Последний шарик не имеет перед собой, кому передать свой импульс, поэтому свободно движется, поднимаясь на высоту h, затем возвращается, и всё повторяется в обратном направлении.

                              Изготовление «Колыбели Ньютона» своими руками

 «Колыбель Ньютона» мы  изготовили самостоятельно.

Инструменты, которыми мы пользовались:

1) Плоскогубцы.

2) Молоток.

3) Бородок.

4) Напильник.

5) Паяльник.

6) Кусачки.

7) Пинцет.

8) штангенциркуль

Из материалов для изготовления маятника мне понадобились лишь:

1) Подшипник.

2) Канифоль.

3) Припой.

4) Деревянные рейки 8мм  и 20мм

5) Нитки.

6) Клей.                                                                                                                                   

Сначала мы сделали каркас из деревянных реек размерами 60см, 37см, 22см. Измерили штангенциркулем диаметр металлических шариков. Он оказался равен 18 мм. На верхней рейке на расстоянии  18 мм друг от друга укрепили маленькие гвоздики.

Нитки привязывали к  гвоздикам на одну сторону каркаса. Затем привязали на другую сторону.  И вот  готовая так сказать колыбель Ньютона.Шарики надо подвешивать на двух под углом друг к другу нитях, чтобы плоскость колебаний шариков сохранялась постоянной, и удары были центральными.

Пусть он и не такой красивый,  но зато сделанный своими собственными руками и из доступных материалов.

И под конец мы  отрегулировал шарики  так, что они выстроились в один ряд как можно точнее, ведь от этого тоже очень сильно зависит, как долго они  будут соударяться.

Колыбель Ньютона – отличный сувенир для снятия стресса

История появления шаров Ньютона

Чтобы найти скорости шаров после упругого столкновения, надо записать уравнение закона сохранения импульса для такой системы и уравнение закона сохранения энергии и решить полученную систему уравнений. Результат известен: движущийся шар останавливается, а покоящийся приобретает скорость первого

Товар пришел вот в такой коробке

При транспортировке коробка помялась, но несмотря на это товар целый.
После того как открыла коробку началось самое интересное, леска на которых висят шарики очень сильно запуталась и местами она даже была связана и вечер был посвящен ее распутыванию.
Внешний вид





На опорах есть высечки для лески.


Шарики как я уже писала выше металлические.


Вес и диаметр шариков


Низ пластмассовый на резиновых ножках

Как действуют шары Ньютона?
Для того чтобы увидеть, как этот сувенир работает, достаточно взять один из крайних шариков, отвести его в сторону, а затем отпустить. После того как он ударится об своего соседа, с противоположной стороны произойдет зеркальное отображение данного движения, причем в том же ритме и с той же скоростью. Шарики посередине остаются неподвижными, а крайние будут колебаться до тех пор, пока силы упругости и трения не приведут к медленной остановке движения. Ритмичность движения и звуков как раз и создает эффект расслабления и стимулирует медитацию человека. Как долго будут двигаться шары Ньютона? Продолжительность работы такого оригинального подарка напрямую зависит от веса и размера шариков: чем больше их диаметр и чем они тяжелее, тем дольше будет длиться данный процесс, и наоборот.

Видео

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Блог » Маятник “Шары Ньютона”. Игрушка

Исаак Ньютон (1642-1727 г.г.) – великий английский ученый, один из основоположников классической физики – не изобретал маятник, который называют “Колыбель Ньютона” или “Шары Ньютона”. Его, в 1967 году, придумал и запатентовал английский актёр Саймон Преббл. Маятник представляет собой конструкцию из пяти одинаковых металлических шаров, каждый из которых крепится, с помощью лески, к двум П-образным каркасам, которые располагаются параллельно друг другу на прочном основании.

Эта конструкция названа в честь гениального ученого не просто так, именно Ньютон первым открыл и обосновал три фундаментальных закона механики и именно эти законы лежат в основе действия “Колыбели Ньютона”. Также, эта конструкция ярко иллюстрирует действие закона сохранения механической энергии, закона сохранения импульса и преобразования кинетической энергии в потенциальную.

Колыбель Ньютона — классическая демонстрация физики, которую часто можно увидеть в музеях науки или в качестве украшения для стола. Эта колыбель Ньютона проекта демонстрирует сохранение энергии и импульса при столкновении шаров. Хотя идея сделать проект по физике со своими детьми, вероятно, звучит очень сложно, не волнуйтесь — это не так! Этот простой маятник Ньютона использует обычные объекты, чтобы воспроизвести эту колыбель энергии и наблюдать, как энергия передается от одного объекта к другому.Попробуйте это , как сделать Колыбель Ньютона с дошкольниками, учащимися 1-го, 2-го, 3-го и 4-го классов.

         V -> шары в состоянии покоя
до: О ОО

                           В ->
после: ОО О
               на отдыхе
 

             В=6
             ----->
До: o oo Шар 1 движется со скоростью 6,
             1 23 шары 2 и 3 изначально покоятся.

Контакт: ooo -> Все три движутся со скоростью 2

После: oo o -----> Шары 1 и 2 покоятся. Шар 2 имеет скорость 6.