PENDULE DE NEWTON

Le pendule de Newton est un pendule se composant de cinq billes et permettant d'illustrer les théories de conservation de la quantité de mouvement et de l'énergie.

Animation d'un pendule de Newton.

Sommaire

• 1Description
• 2Expériences
• 3Interprétation conservative
  • 3.1Cas où on lance une bille
  • 3.2Cas où on lance deux billes
  • 3.3Cas où on lance trois billes ou plus
• 4Histoire et éponymie
• 5Voir aussi
  • 5.1Article connexe
  • 5.2Liens externes

Description[modifier | modifier le code]

Le pendule de Newton se compose de cinq billes métalliques de même masse suspendues par deux fils à deux barres rigides. Ces cinq billes se touchent au repos et sont situées au milieu des deux barres. Il est fondé sur le principe des actions réciproques.

Expériences[modifier | modifier le code]

Avant l'impact	Après l'impact

Variantes de mouvements du pendule de Newton.

Lorsqu'on lance deux billes, de l'autre côté deux billes se mettent en mouvement. Lorsqu'on lance trois billes, de l'autre côté les deux billes restantes se mettent en mouvement, accompagnées de la bille les ayant percutées. De même pour quatre billes.

Expériences plus méconnues : si l'on lance une bille de chaque côté en même temps, celles-ci rebondissent en même temps alors que les trois du milieu restent immobiles. De même, avec deux billes de chaque côté, la dernière bille est immobile. Si l'on lance trois billes d'un côté et deux de l'autre, elles se percutent et vont trois dans un sens, deux dans l'autre, alternativement.

Enlever une bille au repos alors qu'une autre effectue un mouvement de l'autre côté décale le mouvement d'une bille.

Il est possible de lancer plusieurs billes à des instants différents, afin d'augmenter le nombre de mouvements et de chocs, mais les résultats sont souvent faussés par les influences extérieures et par la non perfection du matériel.

Interprétation conservative[modifier | modifier le code]

Le principe du pendule repose à la fois sur deux principes de conservation qui concernent respectivement l'énergie cinétique et la quantité de mouvement.

Cas où on lance une bille[modifier | modifier le code]

L'interprétation est ici plus aisée en considérant un pendule avec uniquement deux billes. Dans cette analyse, les principes de conservation évoqués conduisent à un système de deux équations où les caractéristiques du pendule, avant et après la collision des billes, sont reliées. Avec les données de départ sur les billes que sont la vitesse initiale nulle de l'une d'entre elles et l'égalité de leur masse, la résolution du système permet de trouver la vitesse respective des deux billes après leur collision. On constate alors que l'effet du choc a simplement consisté en l'échange de la vitesse des deux billes.

Si on lance une bille d'un côté sur plusieurs autres immobiles, cette bille s'arrête après le choc tandis que celle située à l'autre extrémité se soulève en récupérant le mouvement de la bille initialement lancée.