Lenkt man beim Newtonschen Pendel eine der Kugeln aus und lässt sie gegen die anderen schlagen, so geschieht etwas Unerwartetes: Die Kugel kommt zum Stillstand. Dafür fliegt eine Kugel auf der gegenüberliegenden Seite des Newton Pendels weg. Wiederholt man diesen Vorgang mit zwei Kugeln, so entfernen sich auch zwei Kugeln. Dies funktioniert selbst dann, wenn man vier der fünf Kugeln auslenkt. Auch in diesem Fall schleudern auf der gegenüberliegenden Seite des Newton Pendel vier Kugeln weg, während die eine (relativ) ruhig hängen bleibt.
Newton Pendel kann man hier in folgenden Varianten kaufen (s. unten):
- Newton Pendel mit Holzsockel, groß (Höhe: ca. 18 cm)
- Newtonsches Pendel mit Spiegelsockel (Höhe: ca. 14 cm)
- Newton's Cradle ohne Sockel (Höhe: ca. 14 cm)
- Mini-Kugelstoßpendel ohne Sockel (Höhe: ca. 7 cm)
- Newtons Wiege mit rundem Gestell
- Besonders hochwertiges Kugelstoßpendel "Ballance" der Design-Marke Philippi
Das Besondere am Newton Pendel ist nicht, dass es besonders lange schwingt, wie viele Menschen irrtümlich glauben. Warum dies nicht zutrifft, ist leicht zu verstehen, wenn man folgende Erklärung betrachtet: Die Schwingungsdauer eines Pendels hängt von der Pendellänge ab - je länger der Faden, desto länger dauert die Bewegung. Beim Newton Pendel ist die Pendellänge nun aber im Verhältnis eher kurz und ein langes Schwingen daher gar nicht möglich. Bitte beachten Sie auch, dass alle Kugeln leicht zu schwingen beginnen, wenn man das Newton Pendel anspielt. Dies liegt allein an den Abmessungen des Artikels und nicht an der Qualität oder der Verarbeitung.
Es gibt zahlreiche Arten das Newton Pendel zu spielen. Man kann etwa auf beiden Seiten gleichzeitig Kugeln auslenken, loslassen und beobachten, was passiert. Das Newton Pendel ist auch unter dem Namen Newton's Cradle oder Newtons Wiege bekannt. Erfunden hat es jedoch nicht der englische Naturforscher Isaac Newton, sondern vermutlich der französische Geistliche und Physiker Edme Mariotte. Er lebte im 17. Jahrhundert.
Betrachtet man das Ganze physikalisch, so handelt es sich beim Zusammenprall der Kugeln um einen elastischen Stoß, bei dem der Impuls und die Bewegungsenergie erhalten bleiben. Unter Impuls versteht man das Produkt aus Masse und Geschwindigkeit eines Körpers. Je größer die Masse und/oder die Geschwindigkeit, desto größer der Impuls.
Die erste Kugel überträgt nun ihren Stoßimpuls auf die zweite und kommt zur Ruhe. Von der zweiten Kugel wandert der Impuls zur dritten, zur vierten und bis zur letzten Kugel. Diese kann den Impuls nicht mehr weitergeben und fliegt weg. Die Energie bleibt (fast) erhalten, weil die Reibung vernachlässigt werden kann, ebenso wie der Drehimpuls.
Hinweis: Kein Kinderspielzeug. Nur Dekorationsartikel.
Quellen:
Herrmann, F.; Schmalzle, P.: American Journal of Physics, v49 n8 p761-64 Aug 1981, https://doi.org/10.1119/1.12407
Gauld, Colin. (2006). Newton’s Cradle in Physics Education. Science & Education. 15. 597-617. https://doi.org/10.1007/s11191-005-4785-3.
