Pendule de Newton
Des billes d’acier identiques pendent en rang et se touchent à peine. Soulevez-en une et lâchez : elle s’arrête au choc, et seule la bille du bout opposé remonte. Deux levées, deux repartent. La hauteur et le mouvement échangent leur place, jusqu’à ce que l’air et le choc dépensent l’énergie. Faites glisser une bille à l’une des extrémités et lâchez. Une bille qui entre en envoie une de l’autre côté. Deux entrent, deux sortent. La hauteur et le mouvement s’échangent, jusqu’à ce que le frottement et le choc usent l’énergie.
Comment ça marche
- Ouvrez cette page. Une bille est déjà levée. Elle tombe, choc, et la bille du bout remonte presque à la même hauteur.
- Faites glisser une bille à l’une des extrémités, ou réglez Billes et Levée. Deux billes entrent, deux sortent.
- Lisez la hauteur et le mouvement sur le pendule. Frottement et Rebond décident de l’arrêt. Puis enregistrez un PNG.
Une bille entre, une bille sort
Les billes ont la même masse et, au repos, se touchent à peine. Une bille qui arrive frappe la rangée et s’arrête. La bille de l’autre bout part à presque la même vitesse. Celles du milieu bougent à peine. Elles transmettent la perturbation.
Quantité de mouvement et énergie ensemble
La quantité de mouvement est la masse fois la vitesse. Pendant le bref choc, les fils n’ont pas le temps de tirer, et les billes se partagent cette quantité. Une bille qui entre à la vitesse v et une qui sort à v est le partage qui garde aussi l’énergie. Deux billes en envoient deux, pour la même raison. Une bille deux fois plus vite garderait la quantité de mouvement et gaspillerait l’énergie.
Hauteur, mouvement et l’arrêt lent
En haut d’une oscillation, l’énergie est de la hauteur. En bas, c’est du mouvement. Un choc élastique la garde comme mouvement. L’air freine chaque balancement, et chaque choc en dépense un peu en son et en une infime compression de l’acier. Baissez le Frottement et montez le Rebond : le pendule dure longtemps.
Questions fréquemment posées
Pourquoi seule la bille du bout bouge-t-elle ?
Les billes ont la même masse et le choc est élastique. Le seul résultat qui garde la quantité de mouvement et l’énergie, c’est la bille entrante qui s’arrête et celle du bout qui part à la même vitesse. Celles du milieu portent la perturbation et restent en place.
Pourquoi deux billes levées en envoient-elles deux ?
Deux billes arrivent côte à côte à la même vitesse. En envoyer deux de l’autre côté à cette vitesse garde la quantité de mouvement et l’énergie. Une bille deux fois plus vite garderait la quantité de mouvement et perdrait l’énergie, donc le pendule ne le fait pas.
La quantité de mouvement est-elle conservée pendant tout le balancement ?
Pendant le choc, entre les billes, oui. Le reste du balancement, les fils tirent de côté, donc la quantité de mouvement horizontale des billes seules change. Le cadre prend la différence.
Pourquoi le pendule s’arrête-t-il ?
L’air freine chaque balancement. Chaque choc perd aussi un peu d’énergie en son et en chaleur. Baissez le Frottement et montez le Rebond pour un mouvement plus long.
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