牛頓擺驗證什麼物理定律

❶ 牛頓擺算科學器材嗎

牛頓擺是桌上玩具和教學工具，可演示能量守恆和動量守恆定律。當其中一個球被提起並釋放時，它撞擊隨後的固定球，並通過一系列快速的能量傳遞，最後一個球被向外推動。
該設備用艾薩克·牛頓爵士（Isaac Newton）的名字命名，也被稱為牛頓擺，牛頓搖桿，更隨意地稱為牛頓球。牛頓擺除了是優雅的裝飾物外，還展示出兩個非常重要的基本物理定律，即動量守恆定律和能量守恆定律。
擺被認為以牛頓命名，有兩個原因。首先，可以從牛頓的第二運動定律（力=質量x加速度）中得出動量守恆定律，其次，作為對牛頓對物理學領域遠比惠更斯和馬里奧特貢獻更大的頌歌。
多年來，牛頓擺進行了多次翻新。但是，基本輪廓保持不變並且非常簡單。奇數個幾乎彼此不接觸的球（通常是五個或七個）被懸掛在木製或金屬框架上。球通常由不銹鋼製成，在極少數情況下，由鈦製成。由於其良好的彈性和低廉的價格，不銹鋼是構造球的理想選擇。
每個球的特性（大小，重量，質量和密度）均相同，並使用兩條等長的線懸掛。導線從框架的任一側傾斜以與滾珠形成一個倒無底三角形。它們還有助於將擺錘的運動限制在與框架橫桿平行的單個平面上。
牛頓擺的操作與其結構一樣簡單。當一端的球被抬起並釋放時，它撞擊隨後的靜止球並將所有能量傳遞給它。通過一系列令人難以置信的快速傳遞，能量被傳遞到另一個終端的球上，迫使球向上擺動。終端球升至等於第一個球的高度，然後掉落下來擊中靜止的球。現在，能量和運動都沿相反的方向進行，最終將第一個球再次推出。

❷ 牛頓擺的原理

牛頓擺原理假定各金屬球是具有相同質量的質點。當一個質點撞擊第二個質點，第一個質點的動量與能量立即轉移到第二個上，如此進行下去，直到最後一個質點獲得了動量與能量後彈出。即使兩個或更多質點撞擊球組，情況依然相同。但是，瞬間運動則需要無窮大的加速度並且質點質量為零。當一個運動著的球撞擊靜止的球，壓縮波將在兩個球中傳遞。

動量守恆。動量守恆定律表明在一個封閉系統中，給定方向的動量是恆定的。動量表示為：p=mv （p代表動量，m代表質量，v代表給定方向的速度）當小球甲撞擊小球乙，它以特定的方向運動，例如從東向西運動。那意味著，它的動量（動量是矢量）也以從東向西的方向運動。任何小球運動方向上的改變將導致動量的改變，這只有在受到外力作用的情況下才能實現。那就是為什麼小球甲不是簡單地被小球乙彈開——它的動量將能量以從東向西的方向傳遞過所有的球。實際上，牛頓擺並不是一個封閉系統，金屬球仍然受到重力的作用，會使小球彈開的速度減緩，直至停止（此時動量不守恆）。當最後一個球無法繼續傳遞動量與能量，它就被彈開。當它運動到最高點時，它只蘊含勢能，而動能減少到零，重力使它向下運動，循環再次開始。彈性碰撞與摩擦力。

當兩個金屬球碰撞時，彈性碰撞就會發生。在碰撞前後，所具有的動能不變。在理想狀況下，即球只受到動量、能量與重力作用，所有的碰撞都是完美的彈性碰撞而牛頓擺的結構也是完美的，金屬球將永遠運動下去。但不可能存在完美的牛頓擺，因為其總會受到摩擦力的作用而使能量損耗。一部分摩擦力來自空氣阻力，而主要的來自小球本身。所以牛頓擺中的碰撞並不是真正的彈性碰撞而是非彈性碰撞，因為碰撞後的動能比碰撞前的有所損失（摩擦力所致）。

但根據能量守恆定律，總能量保持不變。由於球的形變，組成球的分子間將動能轉化為熱能。小球發生振動，同時產生了牛頓擺標志性的清脆的碰撞聲。

❸ 牛頓的萬有引力定律是如何驗證的

英國科學怪傑卡文迪許於1789年用他發明的扭秤，驗證了牛頓復的萬有引力定律的正確性，並測出了引力常量，卡文迪許的實驗舉猛結果跟現代測量結果是很接近的，它使得萬有引力定律有了真正的實用價制值，卡文迪許也被人們稱為第一個「能稱出地球質量的人」。 牛頓的另一偉大貢獻是他的萬有引力定律，但是萬有引力到底多大？18世紀末，英國科學家亨利·卡文迪許決定要找出這個引力。他將小金屬球系在長為指顫6英尺（1英尺等於0.3048米）木棒的兩邊並用金屬線懸吊起來，這個木棒就像啞鈴一樣。再將兩個350磅（1磅等於0.4536千克）的銅球放在相當近的地方，以產生足夠的引力讓啞鈴轉動，並扭轉金屬線。然後唯答敗用自製的儀器測量出微小的轉動。測量結果驚人地准確，他測出了萬有引力恆量的參數，萬有引力常量約為G=6.67259x10^-11 (N·m^2 /kg^2)通常取G=6.67×10^-11（N·m^2/kg^2)，在此基礎上卡文迪什計算地球的密度和質量。卡文迪什的計算結果是地球的質量為6.0 x10^24kg。

❹ 牛頓擺符合嚴格意義上的動量守恆嗎

牛頓的定律在嚴薯耐姿格意義上動量的守恆定恆不變，數絕因為牛頓所提出一切物質在不受外界的畝念動力下永遠保持勻速直線運動或靜止的狀態。

❺ 牛頓擺是利用了什麼原理

牛頓擺可近似看做完全彈性碰撞。

在理想情況下，完全彈性碰撞的物理過程滿足動量守恆和能量守恆。如果兩個碰撞小球的質量相等，聯立動量守恆和能量守恆方程時可解得：兩個小球碰撞後交換速度。

如果被碰撞的小球原來靜止，則碰撞後該小球具有了與碰撞小球一樣大小的速度，而碰撞小球則停止。多個小球碰撞時可以進行類似的分析。事實上，由於小球間的碰撞並非理想的彈性碰撞，還會有能量的損失，所以最後小球還是要停下來。這也是牛頓擺的核心物理原理。

牛頓擺是一個1960年代發明的桌面演示裝置，五個質量相同的球體由吊繩固定，彼此緊密排列。又叫：牛頓擺球、動量守恆擺球、永動球、物理撞球、碰碰球等。

牛頓擺是由法國物理學家伊丹·馬略特（Edme Mariotte）最早於1676年提出的。當擺動最右側的球並在回擺時碰撞緊密排列的另外四個球，最左邊的球將被彈出，並僅有最左邊的球被彈出。

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當兩個金屬球碰撞時，彈性碰撞就會發生。在碰撞前後，所具有的動能不變。在理想狀況下，即球只受到動量、能量與重力作用，所有的碰撞都是完美的彈性碰撞而牛頓擺的結構也是完美的，金屬球將永遠運動下去。

但不可能存在完美的牛頓擺，因為其總會受到摩擦力的作用而使能量損耗。一部分摩擦力來自空氣阻力，而主要的來自小球本身。所以牛頓擺中的碰撞並不是真正的彈性碰撞而是非彈性碰撞，因為碰撞後的動能比碰撞前的有所損失（摩擦力所致）。

但根據能量守恆定律，總能量保持不變。由於球的形變，組成球的分子間將動能轉化為熱能。小球發生振動，同時產生了牛頓擺標志性的清脆的碰撞聲。

還有一類碰撞叫完全非彈性碰撞：碰撞過程中物體往往會發生形變，還會發熱、發聲。因此在一般情況下，碰撞過程中會有動能損失。如果碰撞後物體結合在一起，動能損失最大，這種碰撞叫做完全非彈性碰撞。

❻ 牛頓擺教具的目的

牛頓擺的意義：證明了動量守恆定律。表明在一個封亂搜老閉系統中，給漏畝定方向的動量是恆定的。牛頓嘩升擺是一個19世紀60年代發明的桌面演示裝置，五個質量相同的球體由吊繩固定，彼此緊密排列。又叫：牛頓擺球、動量守恆擺球、永動球、物理撞球、碰碰球等。