Маятник ньютона своими руками

• Магазины Китая
• BANGGOOD.COM
• Игрушки и подарки
• Пункт №18

Всем привет! В сегодняшнем обзоре пойдет речь о маятнике (колыбель, шары) Ньютона, кому интересно прошу под кат Начнём с небольшой предыстории. Я очень увлекаюсь такой наукой как «психология», а как известно психология тесно связана с психиатрией — отраслью медицины, назначение которой распознавание и лечение психических расстройств, а маятник Ньютона это самый простой и эффективный способ снять стресс даже на рабочем месте, а ещё это очень красивый сувенир который отлично украшает рабочее место, создавая атмосферу гармонии и порядка. Я давно хотела его приобрести для украшения рабочего стола, но появилась возможность взять его обзор и я не стала её упускать 🙂

История появления шаров Ньютона

Колыбель Ньютона (маятник Ньютона) — механическая система, названная в честь Исаака Ньютона для демонстрации преобразования энергии различных видов друг в друга: кинетической в потенциальную и наоборот. В отсутствие противодействующих сил (трения) система могла бы действовать вечно, но в реальности это недостижимо. При отклонении первого шарика данной системы и последующим его возвратом к изначальному положению, его энергия и импульс передадутся без изменения через три средних шарика последнему, который приобретёт ту же скорость и поднимется на ту же высоту. Он в свою очередь передаст свой импульс и энергию по цепочке снова первому шарику. Крайние маятники будут колебаться, а промежуточные будут неподвижны. Из-за потерь механической энергии вследствие работы сил трения и упругости колебания маятников затухают, так как в реальных механических системах всегда действуют диссипативные силы.

Чтобы найти скорости шаров после упругого столкновения, надо записать уравнение закона сохранения импульса для такой системы и уравнение закона сохранения энергии и решить полученную систему уравнений. Результат известен: движущийся шар останавливается, а покоящийся приобретает скорость первого

Теперь можно перейти и к самому товару. Основа пластмассовая, шарики и стойка металлические, шарики подвешены на леске. Товар пришел вот в такой коробке При транспортировке коробка помялась, но несмотря на это товар целый. После того как открыла коробку началось самое интересное, леска на которых висят шарики очень сильно запуталась и местами она даже была связана и вечер был посвящен ее распутыванию.

Внешний вид

На опорах есть высечки для лески. Шарики как я уже писала выше металлические. Вес и диаметр шариков

Низ пластмассовый на резиновых ножках Как действуют шары Ньютона? Для того чтобы увидеть, как этот сувенир работает, достаточно взять один из крайних шариков, отвести его в сторону, а затем отпустить. После того как он ударится об своего соседа, с противоположной стороны произойдет зеркальное отображение данного движения, причем в том же ритме и с той же скоростью. Шарики посередине остаются неподвижными, а крайние будут колебаться до тех пор, пока силы упругости и трения не приведут к медленной остановке движения. Ритмичность движения и звуков как раз и создает эффект расслабления и стимулирует медитацию человека. Как долго будут двигаться шары Ньютона? Продолжительность работы такого оригинального подарка напрямую зависит от веса и размера шариков: чем больше их диаметр и чем они тяжелее, тем дольше будет длиться данный процесс, и наоборот. Видео На этом хотела бы закончить свой обзор и в конце сказать, что товаром довольна — «прикольная игрушка», но к сожалению через пару недель звук бьющихся шариков мне надоел, но как украшение рабочего места нравится. Цена с купоном ToysHo $12.87. Спасибо за внимание и хороших вам покупок! 🙂

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Планирую купить +13 Добавить в избранное Обзор понравился +15 +40

Источник: https://mysku.ru/blog/china-stores/55576.html

Создаем светящийся маятник Ньютона

Довольно простое устройство потребует от Вас некоторых познаний в электротехнике, а также навыки столярной работы вкупе с большим запасом терпения.

Шаг 1: Материалы

1. 5 стеклянных шаров с диаметром около 2.5 см
2. 30 мм медные сварочные стержни
3. Сосновые доски
4. Провода
5. 5 светодиодов
6. Несколько батареек

Шаг 2: Шары

Удаляем закругленные наконечники у светодиодов, чтобы прикрепить их к стеклянным шарикам. Можно воспользоваться любым абразивным инструментом. В нашем случае использовался отрезной круг на Дремеле.

Также абразивным колесом проделываем небольшое углубление на шариках для светодиодов.

При помощи супер-клея соединяем шарики и светодиоды. Внимательно отнеситесь к выбору марки клея, чтобы не происходило неприятных инцидентов.

Шаг 3: Основа

В качестве основы мы будем использовать ящик с открытым верхом, сделанный из сосновых дощечек, приклеенных друг к другу (смотрите рисунки). На дне ящика проделаны отверстия для креплений и опоры.

Делаем 3 отверстия для рубильника с диаметром 47 мм, а дырочки для опоры — по 30 мм под наши стержни.Рубильник делается из деревяшки и подсоединяется к основе.

Вертикальные опоры делаются из 30 мм сварочных стержней, согнутых в нужной нам форме (см. рисунок).Вставляем стержни в отверстия и припаиваем к ним провода с помощью сварочного аппарата.

Затем выравниваем стержни при помощи деревянных блоков. Все они должны быть одинаковой высоты. Как только все встанут ровно и одинаково, то супер-клеем фиксируем конструкцию и оставляем сохнуть.

Шаг 4: Маятник

В нашем случае использовался медный 1-жильный кабель, полученный из многожильного провода. Вы может использовать любой гибкий и легкий кабель. Прокидываем его сквозь мини-кольца катодов и анодов, таким образом, избегая короткого замыкания.

Определяем точный центр конструкции и подвешиваем один шарик. Концы проводов завязываем на твердый узелок. Подложите линейку или другой прямоугольный предмет и протестируйте маятник: легко толкните шарик и понаблюдайте. Если колеблется параллельно линейке, то все в порядке.Теперь уже можно припаять коны подвешенных проводов к медным стержням.

Проделайте все действия из шага 4 с остальными 4 шариками, ориентируясь на правильное расположение первого. Помните, что все шары должны находиться строго по одной линии в ряд! Выравнивание должны быть идеальным.

Шаг 5: Проводка

Все светодиоды соединены параллельно друг другу. По сути, на одной стороне у нас 5 катодов, а на другой — 5 анодов. Рубильник припаивается к цепи.

Резистор подбирается под нужную Вам яркость светодиодов.

Питание обеспечивают 2 батарейки AA типа. Соединяем их в цепь и обматываем изолентой, чтобы сразу получать в сумме от них 3 В.

Источник: https://RukiKryki.ru/raznoe/xozaika/2534-sozdaem-svetyaschiysya-mayatnik-nyutona.html

Создаем светящийся маятник Ньютона

Инструмент: — бормашина с набором насадок;- плоскогубцы;- паяльник.

Материал:

— 5 стеклянных шаров с диаметром около 2.5 см;- 30 мм медные сварочные стержни;- сосновые доски;- провода;- 5 светодиодов;- несколько батареек.

Начнем с того, что возьмем пять стеклянных шариков примерным диаметром 2,5 см, в них нужно будет сделать отверстие, для этого зажимаем их в тиски, берем бормашину с определенной насадкой – делаем небольшие углубления.

Затем нужно подготовить светодиоды, их нужно немножко укоротить, срезав закругленную верхнюю часть, для этого используем отрезной диск от дремеля или стачиваем на наждаке.

Далее берем клей и заполняем им отверстия и устанавливаем светодиоды.

• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 
• 

Перейдем к созданию корпуса. Нам понадобится несколько дощечек, размеры можно взять на свое усмотрение. Для этого распиливаем их на определенные части и склеиваем между собой, должен получиться небольшой ящик. На дне ящика делаем три отверстия для включателя — 47 мм, и четыре отверстия для опор по 30 мм.

В качестве включателя будем использовать рубильник, для его изготовления нам нужна небольшая медная пластина, в которой мы проделываем два отверстия, с одной стороны устанавливаем небольшую деревянную ручку, а другая сторона будет закреплена в определенном месте. Далее нужно изготовить три небольшие медные скобы, они будут замыкать электрическую цепь.

Все эти чести устанавливаем на корпус ящика.Далее нужно взять две медные спицы определенной длины и согнуть их, они должны получиться в виде скоб. Когда все готово устанавливаем их в проделанные отверстия, и выравниваем их по высоте, для этого используем деревянные блоки, фиксируем стержни при помощи суперклея, даем высохнуть.

Затем берем два провода и припаиваем их к стержням, с одной стороны «+», с другой «–». Более наглядно смотрите на фото.

А сейчас немного доработаем контакты светодиодов. Для этого берем острогубцы и загибаем контакты в виде круга, лишние концы отрезаем.

Далее берем тонкую медную жилу и продеваем ее в отверстия, длину жил оставляем с запасом, контакты спаиваем между собой, чтобы не было замыкания – отрезаем небольшой оставшийся кусочек между кольцами.

Шарики надо подвешивать на двух под углом друг к другу нитях, чтобы плоскость колебаний шариков сохранялась постоянной, и удары были центральными, проверить это можно, положив снизу линейку, и посмотрев, как движутся шарики, если колебания происходят параллельно линейке, значит все выставлено правильно. Затем при помощи паяльника припаиваем концы к П-образным стержням.

Все светодиоды, как вы уже поняли, соединены параллельно, то есть на одной П—образной скобе находятся 5 «+», а другой 5 «–». Провода припаиваем к рубильнику, ставим резистор, при этом подбираем нужный номинал. В качестве питания используем две батарейки типа АА, крепим их к корпусу при помощи кусочка липучки.

Конструкцию можно считать законченной. В результате всех действий вышла очень интересная конструкция именуемая маятником Ньютона, которая украсит рабочий стол и придаст изюминку интерьеру.

Источник

Ксения созерцатель Ксения созерцатель

Источник: https://samodelkinoblog.com/1140404072838073195/sozdaem-svetyaschijsya-mayatnik-nyutona/

Проект на тему Маятник Ньютона

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 6

имени Л.И. Ошанина

• Проектная работа по физике
• Маятник Ньютона
• Ученик 9 А класса
• Шаров Максим
• 2017

1. Введение

2. Теоретическая часть

2.1.Маятники. Виды маятников.

2.2. История открытия маятника Ньютона

2.3.Принцип работы маятника Ньютона.

2.4.Применение маятника Ньютона.

1. Практическая часть

   1. Изготовление маятника

   2. Анализ результатов эксперимента

2. Заключение

3. Список литературы

4. Приложения

Введение.

Физика – наука экспериментальная. Сейчас существует много способов заинтересовать учащегося изучать эту сложную и важную для жизни каждого человека науку: обучающие интернет сайты, научно- популярная литератураи даже интерактивные музеи.

Такой Музей занимательных наук Эйнштейна в Ярославлеяпосетил с родителями в прошлом году. В нем представлены интересные экспонаты, демонстрирующие различные физические явления.

Я обратил внимание на различные маятники и решил попробовать сделать один из них своими руками.

Цельработы: конструирование прибора –модели маятника Ньютона.

Задачи:

1. Проанализировать литературу по рассматриваемому вопросу.

2. Продумать конструкцию маятника с наименьшими затратами и хорошим эстетическим видом.

3. Изготовить и привести в действиеприбор- маятник Ньютона.

Гипотеза: Сконструированный маятник Ньютона продемонстрирует законы взаимосвязи механической энергии и импульса.

Актуальность выбранной темы обусловлена значением изучения законов сохранения энергии, они доказывают взаимосвязь явлений природы. Такие понятия, как «импульс», «работа», «энергия» в последующем необходимы для изучения многих физических разделов. При изучении данной темы развиваются такие умения, как наблюдать, ставить эксперимент, конструировать, анализировать.

2. Теоретическая часть.

2.1.Маятники. Виды маятников.

Ма́ятник — система, подвешенная в поле тяжести и совершающая механические колебания. Колебания совершаются под действием силы тяжести, силы упругости и силы трения. Во многих случаях трением можно пренебречь, а от сил упругости (либо сил тяжести) абстрагироваться, заменив их связями.

Во время колебаний маятника происходят постоянные превращения энергии из одного вида в другой. Кинетическая энергия маятника превращается в потенциальную энергию (гравитационную, упругую) и обратно. Кроме того, постепенно происходит преобразование кинетической энергии в тепловую, за счёт сил трения.

Одним из простейших маятников является шарик, подвешенный на нити. Идеализацией этого случая является математический маятник — механическая система, состоящая из материальной точки, подвешенной на невесомой нерастяжимой нити или на невесомом стержне в поле тяжести.

Если размерами массивного тела пренебречь нельзя, но всё ещё можно не учитывать упругих колебаний тела, то можно прийти к понятию физического маятника. 

Физический маятник — твёрдое тело, совершающее колебания в поле каких-либо сил относительно точки, не являющейся центром масс этого тела, или неподвижной горизонтальной оси, не проходящей через центр масс этого тела.

Система из нескольких шариков, подвешенных на нитях в одной плоскости, колеблющихся в этой плоскости и соударяющихся друг с другом, называется маятником Ньютона. Здесь уже приходится учитывать упругие процессы и законы сохранения импульса.

Маятник Фуко — это груз, подвешенный на нити, способный изменять плоскость своих колебаний.

1. Крутильный маятник — механическая система, представляющая собой тело, подвешенное в поле тяжести на тонкой нити и обладающее лишь одной степенью свободы: вращением вокруг оси, задаваемой неподвижной нитью.
2. Маятник Капицы — пример динамически стабилизированного перевернутого маятника.
3. Маятники используются в различных приборах, например, в часах и сейсмографах.
4. Маятники облегчают изучение колебаний, так как наглядно демонстрируют их свойства.

2.2. История открытия маятника Ньютона.

Великий учёный Исаак Ньютон изобрел наглядную демонстрацию преобразования энергии — маятник или как ее еще называют — колыбель. Это устройство представляет собой конструкцию из пяти одинаковых металлических шаров, каждый из которых крепится с помощью двух тросов к каркасу, а тот в свою очередь к прочному основанию П-образной формы.

Исследование и использование маятниковых устройств для демонстрации закона воздействия между несколькими телами, было сначала описано учёным Мариоттом в 17-м столетии. Кроме Ньютона, принцип маятника использовали и другие физики. Среди них Христиан Гюйгенс, который изучал столкновение, а также физик АббеМэрайотт, он изучал закон воздействия тел друг на друга.   

Есть много разногласий, как же все-таки появилась современная колыбель Ньютона. К примеру, Мариуса Морина считают учёным, который первым сконструировал и дал название популярной сегодня конструкции.

Он сделал для своей компании деревянную версию маятника. Сувениры-шарыбылиуспешно проданы и положили начало ринку таких игрушек.

Парой лет потому режиссёр и скульптор Ричард Лонкрейн усовершенствовал шары, сделал их хромовыми, благодаря чему дизайн бил признан очень успешным.  

Продавать изобретение Исаака Ньютона в 1967 году предложил СаймонПреббл, актер из Англии. Именно он и дал название прибору — «колыбель Ньютона«. С тех пор маятник стал популярным сувениром и прекрасной деталью в интерьере. 

Самое большое устройство колыбели в мире было разработано Разрушителями мифов и состояло из пяти одной тонны бетона и стали наполненные перебаром бакены, приостановленные от стальной связки.

Версия меньшего масштаба, построенная ими, состоит из пяти 6-дюймовых хромовых шарикоподшипников стали, каждого взвешивания 33 фунта, и почти так же эффективна как настольная модель.Но это устройство колыбели за счет массивности имело погрешности в действии

Устройство колыбели с самыми большими шарами столкновения диаметра на общественном дисплее, демонстрировалось больше года в Милуоки, Висконсин в американской Науке розничного магазина и Излишке.

Каждый шар был надувным шаром осуществления 26 дюймов в диаметре (приложенный в клетке стальных колец) и был поддержан от потолка, используя чрезвычайно сильные магниты.

Это было демонтировано в начале августа 2010 из-за проблем обслуживания.

Версия меньшего масштаба состояла из пяти 6-дюймовых хромовых шариков-подшипников стали, каждый из которых весил 33 фунта. Эта модель била практически такая же эффективна как настольная версия.

В Соединённых Штатах Америки в Мичигане установили самую большую модель колыбели Ньютона. Она состоит из 16 шаров для боулинга, которые весят 6.8 кг каждый. Они крепятся на прочных тросах длиной 6.1 метра и возвышены на 1 метр над землей (приложение 1)

2.3.Принцип работы маятника Ньютона

Если к шарикам не прикасаться, то они все время находятся в неподвижном состоянии.

Чтобы увидеть движение маятника, нужно привести в действие крайний шар, тогда шар на другом краю будет совершать колебания с такой же скоростью и амплитудой, как и предыдущий.

Движения происходят по конкретной траектории и с постоянной частотой.  Это демонстрирует закон сохранения импульса, а также превращение потенциальной энергии в кинетическую и наоборот.

Но в природе это невозможно и колебания шаров со временем утихают, поскольку движению препятствуют диссипативные силы.  Энергетические потери – причина по которой шары в конечном счете останавливаются. Более высокий вес стали уменьшает относительный эффект сопротивления воздуха.

Размер стальных шаров ограничен, потому что столкновения могут превысить упругий предел стали, исказив его и порождения тепловых потерь.

Продолжительность работы маятника напрямую зависит от веса и размера шариков: чем больше их диаметр и чем они тяжелее, тем дольше будет длиться данный процесс, и наоборот.

Маятник Ньютона устроен так, что начальный шар передаёт импульс второму шарику, а затем замирает. Нашему глазу на первый взгляд незаметно, как следующий шарик приминает импульс от предыдущего, мы не можем проследить его скорость.

Но, если взглянуть пристальнее, можно заметить, как: шарик немножко “вздрагивает”.

Это объясняется тем, что он совершает движения с посланной ему скоростью, но поскольку расстояние очень маленькое и ему некуда разогнаться, то он может на своем коротком пути передать импульс третьему шарику и и в итоге остановиться.

Такое же действие совершает и следующий шарик, и так далее.

Второе тело принимает импульс потенциальной энергии от предыдущего, но поскольку нет возможности превращения потенциальной энергии в кинетическую, то импульс передается от второго шара далее — в третий, четвертый, пятый.

Представим маятник, состоящий всего из двух сфер. В этом случае шар в движении сталкивается с соседом, который пребывает в состоянии покоя. Соприкасание упругое и центральное (так как оно наблюдается в идеальной колыбели Ньютона).

Чтобы сосчитать скорости шаров после упругого столкновения, необходимо воспользоваться уравнением закона сохранения импульса для такой схемы и уравнением закона сохранения энергии, а потом развязать полученную систему уравнений.

Итог известен: шар, который двигался останавливается, а тот, что пребывал в состоянии покоя, обретает скорость первого.  

Колебания похожи на распространение упругой волны в твёрдом теле, или же на посыл упругих возмущений и энергии упругой деформации без переноса вещества, как это происходит со звуком. Этот закон будет работать, если давать ускорение двум или трем телам одновременно.  

2.4.Применение маятника

Шары Ньютона признали еще в конце 20 века, они чаще всего применялись для релаксации, в психотерапии, а также для подсчета времени.  Декоративная модель шаров Ньютона пользуется неизменной популярностью уже многие годы. Мерное колебание, монотонное постукивание шаров и их блеск способствуют расслаблению. Это отличное средство для нервной системы, наблюдаетсянесколькотиповвлияния:

• — успокаивает нервы;
• — снимает стресс;
• — помогает привести мысли в порядок;
• -отвлекает от проблем;
• — расслабляет;
• — концентрируетвнимание.

Многие приобретают ее для офиса, устанавливают в кабинете или на рабочем столе. Маятник спасает в ситуациях, когда в разгар трудового дня никак не получается сконцентрироваться на главном из-за больших умственных нагрузок.

За движением шаров можно наблюдать бесконечно. Отзывы довольных обладателей доказали, что энергия от движения маятника преобразовывается в интенсивный поток мыслей, интересных идей и в замечательное настроение на целый день.

  

Удовольствие аксессуар приносит также из-за того, что вы смотрите и знаете, что это инсталляция закона сохранения импульса и сохранения энергии, поэтому наблюдение плавного движения шаров имеет особый смысл.

 Маятник Ньютона— прекрасный подарок для человека, который увлекается разними диковинками, головоломками и конструкторами. 

. 

3.Экспериментальная часть.

3.1. Изготовление маятника

Проанализировав литературу, я выделил требования при конструировании, изготовлении и применении самодельного прибора:

• четко представлять его назначение и применение;

• заранее рассчитать его отдельные элементы, сделать необходимые схемы, чертежи;
• хорошо представлять принцип действия прибора;
• уяснить, на использовании каких законов основана его работа;
• от каких факторов зависит эффективность его демонстрации.

Для изготовления маятника Ньютона мне понадобилось: ( приложение 2)

1. металлические шарики от подшипника (5 штук)

2. нить хлопчатобумажная (5 штук по 40 см)

3. клей «Момент»

4. линейка деревянная

5. картон

Ход работы:

1. Выбрать подставку для маятника (приложение 3)

2. Рассчитать диаметр одного шарика.

Для того, чтобы шарики касались друг друга, необходимо вычислить их диаметр. Для расчета можно воспользоваться способом рядов: ( приложение 4)

1. На линейке сделать метки, соответствующие размеру одного шарика (приложение 5)

2. Прикрепить нить к шарикам с помощью клея ( приложение 6)

3. Закрепить нить в линейке и отрегулировать длину так, чтобы шарики касались друг друга. (приложение 7)

4. Провести эксперимент.

1. 1. Анализ результатов эксперимента

В ходе конструированиямодели маятника и демонстрации эксперимента возник ряд трудностей:

1. Прикрепление нити с помощью клея необходимо производить так, чтобы точка опоры на шарике была одна, иначе при прикреплении нити к линейке трудно выровнять все длины.

2. Опора для нитей должна быть жесткой, даже маленькие шарики приводят к ее провисанию.

3. Колебания резко затухают, так как сложно выставить шарики в одну линию.

1. Несмотря на трудности, маятник Ньютона продемонстрировал передачу импульса и энергии от одного крайнего шарика к другому.
2. Заключение.
3. Наблюдать за опытами, которые проводит учитель интересно, но проводить его самому интересно вдвойне, тем более, если сконструировал и сделал прибор своими руками.

В ходе данной работы я познакомился с новыми физическими понятиями и величинами, такими как энергия, импульс и др. Убедился, что способы, изученные на уроках физики, например способ измерения размеров малых тел ( способ рядов), может понадобиться для вычисления не только физических задач.

• Маятник Ньютона, сконструированный мной, имеет некоторые технические недостатки и не смог длительное время совершать колебания, но выводы, сделанные в ходе эксперимента, могут позволить их исправить или минимизировать.
• Данный маятник можно демонстрировать на уроках физики при изучении таких физических разделов, как «Механические колебания», «Законы сохранения в механике».
• Приложение 1
• Самая большая модель «колыбели Ньютона».

1. Маятник Ньютона в Музее занимательных наук Эйнштейна в Ярославле
2. 
3. Приложение

Источник: https://infourok.ru/proekt-na-temu-mayatnik-nyutona-2169093.html