¿Por qué sale una esfera y no dos?

En un choque elástico frontal de dos masas iguales las velocidades se intercambian. La fila transmite la cantidad de movimiento y la energía cinética al otro extremo: salen tantas esferas como las que golpearon. Una que entra, una que sale; así se cumplen a la vez las dos leyes de conservación.

¿Por qué a veces se apartan varias esferas juntas?

Si el choque no es del todo elástico, o es un poco oblicuo, o las esferas no están bien alineadas, parte de la cantidad de movimiento se reparte entre varias. En el modelo unidimensional con choques elásticos ideales sale solo la esfera del extremo.

¿Esto demuestra la conservación de la energía?

Es una ilustración: en choques casi elásticos la energía cinética se redistribuye entre las esferas. Si se fundieran de forma totalmente inelástica, parte de la energía iría al calor. El amortiguamiento del modelo muestra precisamente esa pérdida lenta de energía mecánica.

Cuna de Newton

Conservación de la cantidad de movimiento y de la energía en una fila de esferas que oscilan.

Gráficas

Sobre el modelo

La cuna de Newton es una fila de esferas iguales suspendidas: muestra choques elásticos y las leyes de conservación de la cantidad de movimiento y de la energía. Hay cinco esferas en línea; se suelta la de la izquierda y golpea la fila. En un choque elástico de masas iguales las velocidades se intercambian: sale la última del otro extremo y luego el proceso vuelve. Las barras muestran la energía cinética de las esferas de los extremos. En el aparato real hay amortiguamiento en el aire y en la suspensión, y pequeños desvíos de la alineación; el modelo se acerca a la idealización escolar y el amortiguamiento se puede encender con el control.

Para quién: Mecánica escolar: cantidad de movimiento, choques elásticos, leyes de conservación; demostración de aula.

Conceptos clave

cuna de Newton
conservación de la cantidad de movimiento
choque elástico
energía cinética
choques unidimensionales
conservación de la energía

Cómo funciona

La cuna de Newton idealiza masas iguales en línea con choques elásticos. En una dimensión, dos esferas iguales en un choque elástico frontal intercambian velocidades. Aquí una cadena corta transmite esa cantidad de movimiento; un amortiguamiento leve modela las pérdidas en el aire y en la suspensión, de modo que el movimiento termina con el tiempo.

Fórmulas principales

Choque elástico de masas iguales: v₁′ = v₂, v₂′ = v₁ (frontal)

p = Σ mᵢvᵢ se conserva en choques elásticos

Preguntas frecuentes

¿Por qué sale una esfera y no dos?: En un choque elástico frontal de dos masas iguales las velocidades se intercambian. La fila transmite la cantidad de movimiento y la energía cinética al otro extremo: salen tantas esferas como las que golpearon. Una que entra, una que sale; así se cumplen a la vez las dos leyes de conservación.
¿Por qué a veces se apartan varias esferas juntas?: Si el choque no es del todo elástico, o es un poco oblicuo, o las esferas no están bien alineadas, parte de la cantidad de movimiento se reparte entre varias. En el modelo unidimensional con choques elásticos ideales sale solo la esfera del extremo.
¿Esto demuestra la conservación de la energía?: Es una ilustración: en choques casi elásticos la energía cinética se redistribuye entre las esferas. Si se fundieran de forma totalmente inelástica, parte de la energía iría al calor. El amortiguamiento del modelo muestra precisamente esa pérdida lenta de energía mecánica.

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