Qu’est-ce que le pendule de Newton ?
Qui ne connaît pas le pendule de Newton ? C’est un accessoire qui offre un effet visuel envoûtant grâce à un mouvement perpétuel des boules tout en mettant en évidence la théorie de conservation de l’énergie cinétique. Cet article va vous permettre de mieux connaître cet accessoire et comprendre son fonctionnement.
Définition du pendule de Newton
Le pendule de Newton est un accessoire composé de 5 boules métalliques indéformables suspendues par des fils identiques sur deux barres rigides. Les boules ont la même forme, le même poids et forment une rangée de pendules de même longueur au milieu des barres. Les boules sont positionnées de manière à se toucher à peine au repos.
Le pendule de Newton est également connu sous le nom de berceau de Newton ou encore pendules à billes. Cet objet scientifique sert surtout à démontrer la conservation de l’énergie et la quantité de mouvement en effectuant différentes manipulations. Avec le bon choix de pendule de Newton, cet accessoire peut également servir d’objet de décoration dans une pièce de la maison ou d’un objet anti-stress à utiliser dans le bureau.
Origine du pendule de Newton
Contrairement à ce qu’on pense, le pendule de Newton n’a pas été inventé par le célèbre Isaac Newton. L’origine est assez floue puisque le premier pendule qui illustrait la première loi de Newton a été étudié par Christiaan Huygens lors de ses études sur la collision de deux pendules identiques. Il mentionna d’ailleurs dans une de ses œuvres cette théorie sans pouvoir la démontrer. C’est le physicien français Abbé Mariotte qui a su démontrer par des expériences la théorie, avant d’être validée par le célèbre Isaac Newton.
Toutefois, de nos jours, le pendule de Newton représente de plus en plus un élément décoratif et même un jouet. Le premier pendule de Newton mis sur le marché a été conçu par Simon Prebble en 1967, mais le mérite de l’origine du pendule de Newton moderne a été attribué à Marius J. Morin.
Principe de fonctionnement
Le pendule de Newton est un accessoire qui sert surtout d’illustration de la conservation de la quantité de mouvement et d’énergie. En créant une énergie cinétique sur un côté, l’énergie va être conservée et transmise vers l’autre côté pour provoquer la même quantité de mouvement et une énergie cinétique similaire. Pour réussir cette expérience et créer un mouvement perpétuel, les billes doivent être suffisamment élastiques pour éviter la perte d’énergie sous forme de chaleur à la collision.
Quelques manipulations peuvent alors être constatées :
- Lorsqu’on lance une bille, la bille de l’extrémité va se mettre en mouvement. Les boules du milieu restent en place et transmettent d’énergie. L’expérience sera la même si on lance deux billes.
- Lorsqu’on lance 3 billes, les deux billes de l’extrémité vont se mettre en mouvement avec la bille qui les a heurtés en laissant les deux autres billes lancées immobiles. De même pour 4 billes lancées.
Si on lance une bille chaque côté, elles vont rebondir en même temps en laissant les billes du milieu immobiles. Des mouvements asynchrones produiront d’autres types de mouvements.