Kołyska Newtona

Nie, nie chodzi tutaj o bujane łóżeczko, w którym jako niemowlę sypiał sir Isaac Newton, ale o zabawkę, której nazwa – Newton’s cradle – została wymyślona w 1967r. przez angielskiego aktora Simona Prebble.


Zabawka składa się z kilku - na ogół pięciu - takich samych, zawieszonych obok siebie kulek. Każda kulka przymocowana jest do stojaka za pomocą dwóch jednakowych linek. Kiedy jedna z kulek zostanie odchylona i puszczona, uderza w szereg pozostałych kulek, powodując odchylenie tylko ostatniej z nich. Odchylenie i upuszczenie dwóch lub więcej kulek w analogiczny sposób powoduje odchylenie takiej samej ich liczby po przeciwnej stronie szeregu. Aby zabawka działała prawidłowo, wszystkie linki muszą być równej długości i nie mogą się stykać.



Wahania z zasadami

Kołyska Newtona jest zabawką urzekającą w swojej prostocie, choć jednocześnie stanowi układ, który w wyśmienity sposób przedstawia podstawowe prawa fizyki, jakimi są zasada zachowania pędu i zasada zachowania energii – w tym przypadku energii kinetycznej zderzających się sprężyście kulek. W momencie, kiedy odchylona kulka uderza w inną (zawieszoną nieruchomo), przekazuje jej swoją energię, a ta następnej i następnej kulce w rzędzie, aż do ostatniej, która nie mając już jak oddać pobranej energii – odchyla się, a następnie uderza w poprzednią kulkę.

Zasada zachowania pędu powoduje, że odchylające się kulki poruszają się zawsze z taką samą prędkością. Ze względu to, że moment przekazywania pędu jest niedostrzegalny dla ludzkiego oka, postronny obserwator widzi tylko efekt działającego prawa fizycznego - ruchoma kulka uderzając w nieruchomą zatrzymuje się, po to aby zaczęła się poruszać kulka znajdująca się na końcu szeregu. Animacja powyżej pokazuje układ idealny, czyli taki, na który nie działają inne siły. W rzeczywistości opór powietrza sprawia, że po pewnym czasie kulki przestają się poruszać i trzeba ponownie którąś odchylić. W tym cała zabawa.

Największa aktualnie kołyska Newtona (wpisana do księgi rekordów Guinnessa) jest własnością The Geek Group z siedzibą w Kalamazoo w stanie Michigan, USA. Została zaprojektowana przez Chrisa Boden’a i składa się z 16 kul do kręgli, z których każda waży prawie 7 kg, a zawieszona jest na dwóch stalowych linach o długości ponad 6 metrów.

Kołyska Newtona jest dzisiaj popularnym elementem dekoracyjnym biurek: to nieodłączny element grubych ryb, szych, wisienek na czubku i majonezów w kanapkach, słowem, jest to zabawka biurowa szefów sporych korporacji, takich jak w amerykańskich filmach. Stanowi ciekawostkę wystaw naukowych lub przyciągającą oko ekspozycję uliczną, jak również bywa motywem spotów i plakatów reklamowych.