Ütköző golyók
Fogjuk meg a felfüggesztett, egymáshoz érő golyókból álló golyósor valamelyik végén lévő golyót és térítsük ki, majd engedjük el. A golyó az ütközés után megáll, a sor másik végén lévő golyó pedig kilendül, nagyjából ugyanakkora távolságra, mint ahonnan az előző golyót elengedtük, majd ugyanez lejátszódik visszafelé is, és ez folytatódik, az energiaveszteség miatt egyre csökkenő kitérésekkel. Ha több golyóval csináljuk ugyanezt, akkor a sor végén is ugyanannyi golyó lendül ki, mint amennyit az elején kitérítettünk. Ez meglepő módon még akkor is igaz, ha a felénél több golyót térítünk ki! A fizika törvényeiből következik, hogy ha összeütközik két ugyanolyan tömegű, rugalmas golyó, akkor az ütközés után a sebességük felcserélődik. Ha az egyik golyó mozog, a másik pedig áll, akkor a mozgó golyó megáll, az álló pedig az előzőleg mozgó golyó sebességével kezd mozogni. A golyósor esetén a golyók sorban átadják a sebességüket a következőnek, míg végül az utolsó kilendül, s innen elindul a dolog visszafelé. Amikor több golyót térítünk ki, a rugalmas ütközés törvényei ugyanígy érvényesülnek, s ugyanígy adódik tovább a mozgás. Felmerül a kérdés, hogy például két golyó kitérítése esetén a végén miért nem egy golyó lendül ki kétszer akkora távolságra.
Ennek az az oka, hogy a fizikában vannak úgynevezett megmaradási törvények, ilyen az energia megmaradásának a törvénye, illetve a mozgásmennyiség (impulzus) megmaradásának a törvénye. A golyóknál ennek a kettőnek egyszerre kell teljesülnie, és ez csak úgy lehetséges, hogy mindig ugyanakkora tömeg mozog, vagyis ha az elején mondjuk három golyót térítettünk ki, akkor a végén is három golyónak kell kilendülnie. A Newton-bölcső (így nevezik ezt a golyósort) kedvelt asztali dísztárgy, kis méretben könnyen szert tehetsz rá és próbálgathatod. De ha nincs ilyened, akkor kísérletezhetsz egy sima asztallapon is egyforma pénzérmékkel. Helyezd az egyik érmét az asztalra, és lökj neki egy másikat, lehetőleg úgy, hogy az ellökött pénzérme mozgásának iránya a középpontokat összekötő egyenes irányába essen. Jól megfigyelheted, hogy az ellökött érme megáll, az álló pedig mozgásba jön. Ezután helyezz az asztalra több érmét úgy, hogy érintkezzenek egymással, és a középpontjaik egy egyenesbe essenek. Lökj nekik ezután egy, majd több pénzérmét úgy, hogy azok a mozgás során mindvégig érintkezzenek egymással. Megfigyelheted, hogy a mozgó pénzérmék az ütközés után megállnak, az álló érmesor végéről pedig pontosan annyi megy tovább, mint amennyit nekilöktél a sornak. Érdemes azt is kipróbálni, mi történik akkor, ha az egyik közbenső érmét leszorítod az asztalra. Meglepő módon a pénzérmék ekkor is át tudják adni a sebességüket egymásnak.
|
|