Péndulo de Newton
El péndulo de Newton, modelado aquí usando la biblioteca gratuita PlanarMechanics en Wolfram System Modeler, es una demostración clásica de tres principios fundamentales de la física: conservación del momento, conservación de la energía y fricción.
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Principios del péndulo de Newton
Cuando se suelta la primera bola, su energía potencial se convierte en energía cinética, y al detenerse bruscamente al impactar con la segunda bola, la mayor parte de esa energía se transfiere a la segunda bola al comprimirla. Lo mismo ocurre con la tercera y cuarta bolas, pero cuando la energía se transfiere a la quinta y última bola de la cadena, la energía causa que se mueva. En un péndulo de Newton ideal, la quinta bola se movería con exactamente la misma energía que la primera, pero en la vida real, la fricción entre las bolas impide que esto ocurra.
El modelo
Los cables con las bolas conectadas se modelan como péndulos individuales, donde las bolas están conectadas entre sí mediante un modelo de contacto diseñado a medida (vea la imagen ampliada). Este modelo de contacto maneja las colisiones y calcula la fuerza de contacto entre las bolas al colisionar. El modelo representa un péndulo de Newton ideal, es decir, no hay fricción entre las bolas.
The wires with the attached balls are modeled like individual pendulums where the balls are connected to each other through a custom‐designed contact model (see the expanded image). The contact model handles the collisions and calculates the contact force between the balls as they collide with each other. The model is an ideal Newton cradle; that is, there is no friction between the balls.
Animación 3D
Ya que el modelo ha sido construido en System Modeler usando la biblioteca PlanarMechanics, se genera automáticamente una animación del modelo, la cual proporciona una visualización rápida y fácil de comprender del sistema de péndulo.
La bola en el extremo izquierdo se suelta desde un ángulo de 45 grados. Observe cómo la primera y la última bola se mueven a la misma velocidad, ya que se trata de un péndulo de Newton ideal en el cual no se pierde energía por fricción.
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