O pêndulo de Newton é um pêndulo é um componente de cinco bolas e para ilustrar a conservação das teorias do momento e da energia .
O pêndulo de Newton é formado por cinco bolas de metal da mesma massa suspensas por dois fios de duas barras rígidas. Essas cinco bolas se tocam em repouso e estão localizadas no plano médio das duas barras. Seu funcionamento é baseado no princípio de ações recíprocas. A primeira lei de Newton afirma que o princípio de ação-reação está em vigor.
Quando você joga duas bolas, do outro lado duas bolas começam a se mover. Ao lançar três bolas, do outro lado são postas em movimento as duas restantes, acompanhadas pela bola que as atingiu. É o mesmo para quatro bolas.
Experiências menos conhecidas: se jogarmos uma bola de cada lado ao mesmo tempo, ela quica ao mesmo tempo, enquanto as três do meio permanecem imóveis. Da mesma forma, com duas bolas de cada lado, a última bola é estacionária. Se jogarmos três bolas de um lado e duas do outro, elas colidem e vão três em uma direção, duas na outra, alternadamente.
Remover uma bola em repouso enquanto outro faz um movimento para o outro lado muda o movimento de uma bola.
É possível lançar várias bolas em momentos diferentes, a fim de aumentar o número de movimentos e choques, mas os resultados muitas vezes são distorcidos por influências externas e pela não perfeição do material.
O princípio do pêndulo é baseado ao mesmo tempo em dois princípios de conservação que se relacionam respectivamente com a energia cinética e a quantidade de movimento.
A interpretação é mais fácil aqui, considerando um pêndulo com apenas duas bolas. Nesta análise, os princípios de conservação evocados conduzem a um sistema de duas equações onde se relacionam as características do pêndulo, antes e depois da colisão das bolas. Com os dados iniciais sobre as bolas que são a velocidade inicial nula de uma delas e a igualdade de suas massas, a resolução do sistema permite encontrar a respectiva velocidade das duas bolas após a colisão. Observa-se então que o efeito do choque consistiu simplesmente na troca da velocidade das duas bolas.
Se uma bola for lançada de um lado sobre várias outras imóveis, esta bola pára após o impacto enquanto a que se encontra na outra extremidade sobe, recuperando o movimento da bola inicialmente lançada.
As duas bolas da extremidade oposta sobem porque são atingidas por dois impactos temporariamente separados por um curto período de tempo .
Para o tratamento matemático da colisão de uma "corrente" composta por mais de 2 bolas, as leis de conservação do momento e da energia cinética não são mais suficientes. Suponha que existam 5 mármores; dadas as condições iniciais conhecidas, 5 equações são necessárias para determinar as 5 velocidades finais.
De fato, para explicar o comportamento da corrente com mais de 2 bolas, é necessário levar em consideração uma propriedade particular do dispositivo: consideramos a “corrente” como um sistema composto de massas e molas (como fazemos para tratar oscilações de uma estrutura de cristal). Neste sistema propaga uma onda. Só se essa propagação ocorrer sem dispersão é que se dá o comportamento observado com as bolas. Se as molas respeitarem a lei de Hooke , temos uma forte dispersão e o experimento não prossegue como o observamos com as bolas. Isso é facilmente mostrado em um trilho de almofada de ar. Um sistema de - por exemplo - 5 carruagens mais molas como batentes não se comporta como bolas. Quando você joga dois carrinhos contra os outros três que estão parados, o resultado é um movimento bastante caótico. A não dispersão da cadeia de bolas vem do fato de que as molas equivalentes, que correspondem à pressão de uma esfera sobre outra, não são de forma alguma do tipo da lei de Hooke.
John Wallis , Christopher Wren e Christiaan Huygens apresentaram à Royal Society em 1662 memórias que descrevem os princípios em ação neste pêndulo. Newton, portanto, não teve parte nisso. René Descartes tinha diante de si a ideia da conservação do momento angular , mas sua solução do problema não foi completa.