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进阶#物理#力学#模拟

牛顿摆模拟

观察动量守恒定律,调整摆球数量,观察物理碰撞的奇妙现象。

牛顿摆模拟:动量与能量守恒

抬起一侧的若干钢球松手,另一侧会弹出同样数量的球——中间那些似乎「纹丝不动」。 调整抬起球数,观察碰撞如何传递动量与动能。

实验控制台
钢球总数5
抬起球数1
摆动速度1.0×
阻尼(空气阻力)0.15
场景快捷键
先猜后看

当前从左侧抬起 1 个球撞向中间静止球列,另一侧会飞出几个?

碰撞传递
抬起 1 → 飞出 1
守恒量
动量 p · 动能 Eₖ
中间静止的球并非「没受力」,而是碰撞在极短时间内把动量几乎完整传给了另一侧。

原理速记

  • 动量守恒:碰撞前后系统总动量近似不变(忽略摩擦时)。
  • 动能守恒:理想弹性碰撞中,动能也不损失,于是「抬起 n 个 → 飞出 n 个」是同时满足两者的解。
  • 真实牛顿摆会有一点点能量损耗(声音、形变、空气阻力),所以摆动会慢慢停下来——可调阻尼观察。