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。