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牛顿摆是桌上玩具和教学工具,可演示能量守恒和动量守恒定律。当其中一个球被提起并释放时,它撞击随后的固定球,并通过一系列快速的能量传递,最后一个球被向外推动。
在《财富》强公司每位首席执行官,电影中的主角的桌子上都可以看到牛顿摆,这是大多数人在工作台上使用的玩具。这种摆动球的设置可以减轻某些人的压力,并激发其他人的创造力,但对于大多数人而言,这仅仅是吸引人眼球而已。
该设备用艾萨克·牛顿爵士(IsaacNewton)的名字命名,也被称为牛顿摆,牛顿摇杆,更随意地称为牛顿球。牛顿摆除了是优雅的装饰物外,还展示出两个非常重要的基本物理定律,即动量守恒定律和能量守恒定律。
牛顿摆的历史
与流行的看法及其名称相反,摆球装置实际上不是牛顿发明的,也不是他第一个提出玩具演示法则的人。
约翰·沃利斯(JohnWallis),克里斯托弗·雷恩(ChristopherWren)和克里斯蒂安·惠更斯(ChristiaanHuygens),于年向皇家学会提交的论文中首次提到了这种摆所展示的原理。克里斯蒂安·惠更斯(ChristiaanHuygens)尤其对摆的发明做出了最大贡献。
克里斯蒂安·惠更斯(ChristiaanHuygens)惠更斯的著作《关于运动体的碰撞(DeMotuCorporumexPercussione)》中,讨论了悬垂物体的碰撞以及运动从运动物体到静止物体的传递。他也是第一个报告说,要解释像摆一样的系统背后的力学原理,必须使用动量守恒和与质量乘以速度平方成比例的量。质量乘以速度平方即是运动物体的动能;即使这样,这个词还是在惠更斯发现后近一个世纪创造的。
另一方面,雷内·笛卡尔(ReneDescartes)首先提出了动量守恒定律。虽然,他提出了数学表示法而不是速度。雷内的公式动量=质量x速度在某些情况下确实有效,但是无法解释物体的碰撞和随后的动量。惠更斯用速度(向量)代替速率,因此在解释物体碰撞方面更为成功。
雷内·笛卡尔(ReneDescartes)然而,法国物理学家和牧师艾伯·马里奥特(AbbéMariotte)是第一个正确地进行和记录摆球实验的人。牛顿在他的著作《原理》中提到了马里奥特的工作,这是他对现在以他的名字命名的装置的全部贡献。
但是为什么要用“牛顿摆”命名呢?你可能会问。
因为动画片《Courage,thecowardlydog’s
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