Newton'un beşiği

Newton'un beşiği ya da Newton topları, adını Isaac Newton'dan alan, momentumun korunumu yasasının incelendiği ve basit sarkaçların yan yana bağlanması ile oluşan çoklu sarkaçtır.

Hareket halindeki bir Newton'un beşiğini gösteren bir animasyon. Aynı hizada ve bir sarkaçta yer alan beş toptan meydana gelen beşikte, ilk top havaya kaldırılmasıyla yüklendiği enerji sonucu ikinci topa değer ve momentum transferiyle ilk topun momentumu, değdiği ikinci topa geçer. Bu şekilde momentum, en son topa kadar geçer. Son top, momentum transferi sonucu havaya kalkar ve kendisinden bir öncekine çarpar. Böylece aynı işlem ters yönden başlar.

Animasyonlu resimde de göründüğü üzere, tipik bir Newton'un beşiği, basit bir fizik kanununa göre çalışmaktadır. Toplar, tek bir çizgide hareket ederler. Aynı hizada ve bir sarkaçta yer alan birkaç toptan meydana gelen beşikte, bir top kaldırıldığında topa bir enerji yüklenir. Kaldırılan top, diğer topa değeceği sırada bu enerji, kinetik enerjiye dönüşür. Birinci top, ikinci topa değdiğinde momentumu bu topa aktarır. Bu şekilde en son topa kadar aktarım sürer. Son top aldığı momentum transferi sonucu havaya kalkar ve aynı şekilde oluşan momentum transferi, bu defa sondan başlayarak ilk topa doğru gider.

Hareketi

Eğer bir bilye çekilip bırakılırsa düşer ve diğer bilyelere vurduğunda tamamen durur. Dizinin zıt yönündeki son bilye ise ilk çarpan topun hızını alır ve ilk topun izleyeceği şekilde bir kavisle sallanır. Ortadaki bilyeler sabit kalır, hatta ortadaki toplar sabitlense bile beşik çalışmaya devam eder. Bu da sezgilere aykırıdır çünkü hareket etmeksizin hareket iletilmiş olur. İlk defa gözlemleyen bir kişi bunu görsel olarak ilgi çekici ve sezgilere aykırı bulabilir. Eğer birisi bir insan kuyruğunun sonundan ileriye doğru ittirirse, sondaki insanın kinetik enerjiye maruz kalması yerine bütün insanların ileriye hareketleneceğini düşünür. Aslında meydana gelen şey, ilk darbeden oluşan şokun diğer bilyelerin içinden yayılmasıdır. Otobüs kuyruğundaki insanların aksine çelik gibi sert maddeler bu iletimde gayet başarılıdır. Şok dalgası bir vasıtanın içerisinde ses hızıyla hareket eder. Sesin çelik içindeki hızı (ortalama 4699 m/s) havadaki hızından daha yüksektir. İnsan algısı için birkaç santimetre hareket etme süresi çok küçüktür, benzer bir durum şok dalgası bilyelerin içinden geçerken bilyelerde meydana gelen fiziksel bozulmalarda da gözlemlenebilir. Gerçek dünyada bu işlemlerin hiçbiri mükemmel verimlilikte değildir. Kuvvet; asılı tellerde, havanın sürtünmesinde ve ses oluşumunda kayıplar verir. Sonuncusu apaçıktır ve bilyelerin çıtlama sesleri işitilir. Salınımın sonlarına doğru ortadaki toplar bile basit bir miktar hareket sergiler.

Bir diğer ayrıntı ise, aynı anda birden fazla bilyeyi hareket ettirmektir. İki bilye ile zıt yönde tam iki bilye sıçrar ve geri gelir. Gözle görülür şekilde simetrik olmasına karşın, zıt yöndeki tek bir bilyenin 2 kat daha hızlı gitmemesinin sebebi momentumun ve enerjinin aynı anda korunumudur.