Video

Introducción

El péndulo de Newton o cuna de Newton es un dispositivo que demuestra la conservación de la energía y de la cantidad de movimiento. Está constituido por un conjunto de péndulos idénticos (normalmente 5) colocados de tal modo que las bolas se encuentran perfectamente alineadas horizontalmente y justamente en contacto con sus adyacentes cuando están en reposo. Cada bola está suspendida de un marco por medio de dos hilos de igual longitud, inclinados al mismo ángulo en sentido contrario el uno con el otro. Esta disposición de los hilos de suspensión permite restringir el movimiento de las bolas en un mismo plano vertical.

El péndulo de Newton ha sido un popular juguete de escritorio desde su invención, nombrado y producido en 1967 por el actor inglés Simon Prebble. En un principio se vendía una versión en madera por Harrods de Londres y luego se diseñó una versión cromada creada por el escultor y luego director de cine Richard Loncraine.

Historia

El Péndulo de Newton está basado en la ley de transferencia de energía. La naturaleza de esta teoría describe como la energía no se crea o se destruye, sino que pasa de un cuerpo físico a otro. El hecho de que el péndulo de Newton funcione sin alimentación externa demuestra en parte esta teoría de la manera más sencilla posible. Podríamos usar complicadas palabras científicas, pero la manera más sencilla es verlo. Newton desarrolló este artilugio para demostrar su teoría en solo un abrir y cerrar de ojos.

El juguete fue inventado en 1967 por el actor Inglés Simon Prebble y su nombre es un homenaje al científico y matemático Isaac Newton, ya que se utiliza para demostrar, de manera muy gráfica las leyes del movimiento, más conocidas como las Leyes de Newton. Una de ellas, la ley de la conservación de la energía, que afirma que la energía no puede crearse ni destruirse, sólo cambiar. Es decir, que la energía siempre se mantiene y conserva, como ocurre con este curioso juguete.

El popular juguete Clackers, de principios de los años 70 se cree que fue fabricado en España a partir de unos moldes de inyección de plástico que originalmente se diseñaron para el péndulo de Newton.

El Clakers también era conocido en otros sitios como Tiki-Taka.

El péndulo de Newton ha sido un popular juguete de escritorio desde su invención, nombrado y producido en 1967 por el actor inglés Simon Prebble. En un principio se vendía una versión en madera por Harrods de Londres y luego se diseñó una versión cromada creada por el escultor y luego director de cine Richard Loncraine.

El péndulo de Newton más grande del mundo fue diseñado por Chris Boden y es propiedad de The Geek Group y se encuentra en Kalamazoo, Michigan. Se encuentra en exhibición pública y es utilizado para demostraciones tecnológicas y científicas. Consiste en un conjunto de 20 esferas idénticas con un peso de 6,8 kilogramos (15 libras). Las esferas están suspendidas de cables de metal apuntalados al techo. Los cables poseen una longitud de 6,1 metros (20 pies) y las esferas cuelgan a 1 metro (3 pies) del suelo.

Características

Péndulo de Newton
5 bolas metálicas
Medidas: 18 x 15 x 18,5 cm
Material: plástico y acero

Descripción del movimiento

Al elevar una de las esferas de los extremos hasta una altura dada y soltarla, ésta volverá a su posición original, golpeará a la esfera contigua y en contacto con el resto, y un instante después se observará que la esfera del extremo opuesto ¡sale disparada! La segunda esfera seguirá moviéndose en la dirección del golpe hasta llegar a una altura máxima, después volverá a su lugar, provocando que esta vez salga disparada ¡la esfera original!, aunque a una altura menor que al principio. Este proceso continuará un rato, aunque se observará que después de cada golpe, la altura de las esferas en movimiento será cada vez menor, hasta que se detenga por completo.

En caso de elevar y soltar dos de las esferas simultáneamente, el movimiento será similar al anterior, sólo que en este caso saldrán disparadas dos esferas en cada colisión. Lo mismo sucederá con tres o cuatro esferas.

La energía se conserva

Cuando un agente externo (por ejemplo tu mano) cambia de lugar a una de las esferas, ésta se modifica su posición con respecto a la Tierra, provocando una ganancia en su energía potencial gravitacional. Al soltar la esfera irá perdiendo altura pero ganará velocidad hasta que llegue a la parte más baja de su trayectoria, lo que significa que al perder energía potencial gravitacional, gana energía de movimiento o energía cinética. Ahora podemos preguntarnos, ¿y qué pasa con la energía cinética de la esfera cuando llega a su posición original?

Lo primero que sucede es que una parte de la energía de movimiento se perderá en forma de sonido (por el choque con la esfera contigua), aunque la mayor parte de la energía se irá transfiriendo de esfera a esfera, hasta alcanzar la esfera del extremo opuesto, transfiriéndole suficiente energía para ponerla en movimiento. Esta situación se repetirá, desgastando poco a poco la energía del sistema hasta llevarlo al reposo.

Ahora sólo falta explicar por qué al jugar con más de una esfera el movimiento se provoca en el mismo número de esferas con el que se inició. Este cuestionamiento se puede explicar superficialmente, mencionando que dependiendo de la masa del conjunto de esferas y de la velocidad que adquieran antes de chocar con el resto, se transferirá una cierta cantidad de movimiento, la cual se conservará a lo largo del movimiento. De modo que el momento de dos esferas se transferirá a dos esferas en todo el trayecto impulsando a dos esferas, y así sucesivamente. Y es precisamente esta causa la que nos permite obtener efectos y sonidos interesantes cuando se pone en movimiento simultáneo dos esferas en extremos opuestos

Leyes a la que aplica

La primera ley de Newton es la Ley de la inercia y dice que: 

“Todo cuerpo permanece en reposo o se desplaza con movimiento rectilíneo uniforme, siempre que no actúe sobre él una fuerza exterior que cambie su estado". 

Si pensamos en todo lo que hacemos diariamente, no es difícil entender que para mover un cuerpo debemos aplicar una fuerza, y para detenerlo, también. La inercia es la resistencia de un cuerpo en reposo al movimiento, o de un cuerpo en movimiento a la aceleración, al retardo en su desplazamiento o a un cambio de dirección del mismo. Para vencer la inercia debe aplicarse una fuerza. 

La Segunda Ley de Newton dice que si a un cuerpo se le aplica una o más fuerzas, éste adquiere una aceleración que es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza resultante y toma su misma dirección. 

La Tercera Ley de Newton dice que a toda fuerza que se aplique sobre un cuerpo, corresponde otra de igual intensidad pero de sentido contrario.