Նյուտոնի ճոճանակ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Jump to navigation Jump to search
Newtons cradle animation book.gif

Նյուտոնի ճոճանակ, մեխանիկական համակարգ՝ անվանակոչված Իսահակ Նյուտոնի պատվին էներգիայի տեսակների փոխակերպումը ցուցադրելու համար. կինետիկը` պոտենցիալի և հակառակը: Հակազդող (շփման) ուժի բացակայության պարագայում համակարգը կարող էր հավերժ գոյություն ունենալ, սակայն իրականում այն անհնարին է:

Ստեղծում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ճոճումը տարբեր քանակի գնդերի պարագայում
Newtons cradle 3 ball swing 5 ball system cropped.gif

Այս գյուտը, որ մտածել է անգլիացի դերասան Սայմոն Պրեբլը 1967 թվականին, ինչը այժմ հաճախ հանդիպում ենք գրասենյակներում, կարելի է ներառել ֆիզիկայի թանգարանում: Այն, որ ճոճանակը ցույց է տալիս իմպուլսի պահպանման օրենքը և էներգիայի պահպանման օրենքը, ոչ միայն չի խանգարում, այլև հատուկ իմաստ է տալիս այն դիտելուն:

Տրված համակարգի առաջին գնդի շեղման, այնուhետև սկզբնական դիրք նրա վերադարձի ժամանակ նրա էներգիան և իմպուլսը մեջտեղում գտնվող երեք գնդերով առանց փոփոխության փոխանցվում են վերջինին, որը նույն արագությունն է ձեռք բերում և նույն բարձրությանն է հասնում: Այն էլ իր հերթին իր իմպուլսն ու էներգիան շղթայով կրկին փոխանցում է առաջին գնդին: Շփման և առաձգականության ուժերի աշխատանքի հետևանքով մեխանիկական էներգիայի կորստի պատճառով ճոճանակի թրթիռը թուլանում է, քանի որ իրական մեխանիկական համակարգերում միշտ գործում են դիմադրության ուժեր:

Առաձգական բախումից հետո գնդերի արագությունը գտնելու համար պետք է գրառել այսպիսի համակարգի իմպուլսի պահպանման օրենքի հավասարումը և էներգիայի պահպանման հավասարումը և լուծել հավասարումների համակարգը: Արդյունքը հայտնի է. շարժվող գունդը կանգնում է, իսկ չշարժվողը` ձեռք է բերում առաջինի արագությունը:

Նյուտոնի ճոճանակի մեջ առաջին գունդը երկրորդ գնդին իմպուլս է փոխանցում և կանգնում է։ Երկրորդ գունդը ստանում է պոտենցիալ էներգիայի իմպուլսը առաջինից, սակայն պոտենցիալ էներգիայի՝ կինետիկ փոխվելու հնարավոր չլինելու պատճառով իմպուլսը երկրորդ ճոճանակից տեղափոխվում է երրորդ, չորրորդ, հինգերորդ։ Վերջին գունդը իր կողքին չունի ինչ-որ գունդ, որին կկարողանա տալ իր ողջ իմպուլսը, այդ պատճառով էլ շարժվում է՝ հասնելով h բարձրության, այնուհետև հետ է վերադառնում, և ամեն ինչ կրկնվում է հակառակ ուղղությամբ։

Պատրաստում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

«Նյուտոնի ճոճանակը» կարելի է պատրաստել ինքնուրույն։ Գնդերը պետք է կախել երկու թելերից, որոնք իրար հետ անկյուն կկազմեն, որպեսզի գնդերի ճոճումների հարթությունը պահպամնվի մշտապես և որպեսզի հարվածները կենտրոնական լինեն։

Աշխարհում[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Աշխարհում Նյուտոնի ամենամեծ ճոճանակը գտնվում է Կալամազոյում (Միչիգան, ԱՄՆ)։ Այն բաղկացած է բոուլինգի 16 գնդերից, որոնցից յուրաքանչյուրը 6,8 կգ է, որոնք կախված են 6,1 երկարություն և գետնից 1 մետր բարձրություն ունի։

Տարատեսակներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Քվանտային[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Լազերայի լույսերի շնորհիվ ստեղծվում են հազարավոր ձող-թակարդներ։ Յուրաքանչյուր ձողի մեջ, որ ստեղծվում են լազերային ճառագայթով, տեղավորվում են մոտավորապես 150 ատոմներ (ձողի մեջ դրանք կարող են շարժվել միայն մի ուղղությամբ)։ Այնուհետև լազերով սառեցվում են մինչև միլիարդ աստիճան (Կելվինի սանդղակով)։ Այնուհետև ատոմների կեսին լազերով հաղորդվում է մեկ իմպուլս, իսկ մյուս կեսին՝ հակադիր իմպուլս։ Արդյունքում ստացվում է, որ նույնիսկ 10 000 բախումներից հետո յուրաքանչյուր ատոմ ճոճվում է սկզբնական ամպլիտուդայով[1]:

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Արտաքին հղումներ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]