O berço de Newton

Muitas vezes utilizado como peça de adorno em escritórios, o berço de Newton é um dispositivo que demonstra empiricamente as Leis da Conservação da Energia e do Momento Linear. A invenção deste útil instrumento é atribuída a Simon Prebble que, em 1967, criou uma versão em madeira do instrumento cujo nome homenageia um dos grandes físicos, Isaac Newton.

Este instrumento é composto por um número ímpar de bolas de metal (normalmente cinco ou sete) suspensas por dois fios ou varas, de forma a estarem todas no mesmo plano. Ao puxar uma bola, o sistema funciona como um pêndulo. Contudo, devido à existência das outras bolas, a energia cinética da bola que está em deslocamento terá que ser transferida, através das bolas em repouso até à última das bolas paradas. Esta última bola terá de movimentar-se com o mesmo tipo de movimento induzido na primeira bola.

Todo o efeito verificado no berço de Newton deve-se às leis de Newton. O momento linear de um objecto depende da sua massa e velocidade. O momento total de um conjunto de objectos permanece constante quando a soma das forças externas que actuam sobre eles é nula. No berço de Newton, tal sucede quando as bolas estão alinhadas.

Quando as colisões ocorrem, as bolas estão alinhadas e as forças exercidas entre elas são internas – o momento linear permanece constante. O mesmo sucede com a energia cinética. Uma vez que todas as bolas têm a mesma massa, a bola oposta (e apenas esta, devido à conservação da energia cinética) inicia o seu movimento com velocidade igual à que tinha a bola instigadora.

Do mesmo modo, se duas bolas foram libertadas inicialmente, duas bolas irão reproduzir o arco no lado oposto do berço. Pode parecer que o movimento pendular no berço seria perpétuo. Não é o caso. A resistência do ar e o atrito retiram energia às bolas. Parte da energia cinética é convertida em som. Há perdas de energia por amortecimento devido à elasticidade natural das bolas. Tudo isto faz com que a amplitude do movimento diminua ao longo do tempo, acabando as bolas por parar. A duração do movimento depende do material das bolas. A preferência pelo metal deve-se à sua baixa elasticidade.

Adaptado da revista "Quero Saber" de Janeiro de 2011.