⏱️DURÉE5 min
🎯DIFFICULTÉTrès facile
👶ÂGEDès 6 ans
🧹PROPRETÉPropre
🏠LIEUIntérieur
✅TAUX DE RÉUSSITE95%
Lancez une bille et la dernière s'envole pendant que les autres restent immobiles ! Le pendule de Newton est la démonstration la plus élégante de la conservation de l'énergie. Ajoutez des confettis pour rendre l'effet encore plus spectaculaire.
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Activité à faire toute l'année, en famille ou en classe !
🧪 Matériel nécessaire
- ⚖️ Pendule de Newton (ou billes identiques) 1 ou 5 billes · magasin bricolage
- 🎊 Confettis une poignée · papeterie
📋 Étapes de l’expérience
1
Observer le transfert d'énergie
Si vous avez un pendule de Newton, levez une bille d'un côté et lâchez-la. Observez : seule la dernière bille de l'autre côté se soulève ! Les billes du milieu ne bougent pas.
💡 Essayez avec 2 billes, puis 3 — le même nombre de billes s'envole de l'autre côté.
2
Ajouter les confettis
Placez des confettis entre les billes ou sur le plateau. À chaque impact, les confettis sautent et volent — rendant le transfert d'énergie visible !
💡 Filmez en slow motion avec un téléphone pour voir le transfert bille par bille.
3
Expérimenter
Essayez de lever les billes à différentes hauteurs. Plus haut = plus d'énergie = plus la bille de l'autre côté s'envole haut. L'énergie est conservée !
💡 Pourquoi le pendule finit par s'arrêter ? L'énergie est perdue en chaleur et en son à chaque impact.
🤓 Pourquoi ça marche ?
Quand la première bille frappe, son énergie cinétique se transmet à travers les billes du milieu sous forme d'onde de choc (compression). La dernière bille reçoit cette énergie et s'envole. Les billes du milieu ne bougent presque pas car l'énergie passe à travers elles. C'est la conservation de l'énergie (énergie cinétique → potentielle → cinétique) et de la quantité de mouvement (m×v).
Concepts scientifiques
conservation de l'énergiequantité de mouvementtransfert d'énergie cinétique
📚 Au programme scolaire : CM1 – 3ème
📖 Approfondir : Pourquoi les billes du pendule de Newton continuent de bouger
🔭 La science en détail
Pourquoi une bille lancée éjecte-t-elle exactement une bille, et jamais deux billes à demi-vitesse ? Parce que le choc entre billes d'acier est quasi élastique : la quantité de mouvement (m×v) ET l'énergie cinétique (½mv²) doivent se conserver toutes les deux. Deux billes partant à vitesse moitié conserveraient bien la quantité de mouvement, mais seulement la moitié de l'énergie : la nature écarte cette solution. Le seul bilan qui satisfait les deux équations à la fois, c'est une bille sortant à la vitesse de la bille entrante. Lancez-en deux, il en sort deux : même arithmétique.
L'énergie ne saute pas d'une bille à l'autre : elle traverse le métal sous forme d'onde de compression élastique, à environ 5 000 m/s dans l'acier. La rangée de billes est franchie en quelques dizaines de microsecondes, bien trop vite pour l'œil, d'où l'impression d'un transfert instantané. À chaque choc, environ 5 % de l'énergie se perd en son (le clac caractéristique) et en chaleur : c'est ce petit prélèvement répété qui arrête le pendule. Les ingénieurs font les mêmes bilans de quantité de mouvement pour reconstituer les collisions routières ou concevoir les crash-tests.
Pour les ados et les parents curieux 🤓
⚠️ Sécurité
⚠️
Rien de dangereux ici, mais les petites billes en acier ne doivent pas finir dans la bouche des tout-petits.
⚠️
Ramassez les confettis tombés au sol pour éviter les glissades sur carrelage.
⚠️
Ne démontez pas les fils du pendule : un réglage d'usine est difficile à retrouver.
🛠️ Ça n’a pas marché ? Les ratés les plus fréquents
🚀 Pour aller plus loin
✨ Construisez votre propre pendule avec des billes de verre identiques et du fil de pêche
✨ Essayez avec des billes de tailles différentes — que se passe-t-il ?
✨ Comptez le nombre d'oscillations avant l'arrêt complet
📜 La petite histoire
Bien avant l'objet de bureau, le physicien français Edme Mariotte étudiait les chocs de boules suspendues à des fils : son Traité de la percussion ou choc des corps, publié en 1673, décrit déjà des dispositifs très proches du pendule actuel, présentés devant l'Académie royale des sciences de Paris. Newton s'appuiera sur ces travaux dans ses Principia de 1687 pour illustrer la conservation de la quantité de mouvement. L'objet décoratif, lui, date de 1967 : c'est l'acteur anglais Simon Prebble qui l'a conçu et baptisé « Newton's cradle », le berceau de Newton.
💡 Bon à savoir : Le succès de l'effet dépend entièrement de l'alignement millimétré des billes. Si elles ne se touchent pas parfaitement au repos, l'onde de choc se disperse et la dernière bille ne s'envolera pas assez fort pour disperser les confettis.
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❓ Questions fréquentes
Pourquoi les billes au milieu ne bougent-elles pas ?
L'énergie de la première bille traverse les autres sous forme d'une onde de choc invisible. Les billes centrales se transmettent simplement la force sans avoir besoin de se déplacer. Seule la dernière bille, qui n'a personne à qui donner cette énergie, finit par s'éjecter.
Que se passe-t-il si on lance deux billes au lieu d'une ?
Si vous lancez deux billes, deux billes s'envoleront exactement de l'autre côté avec la même vitesse. La physique impose que la quantité de mouvement reste identique au début et à la fin du choc. C'est un équilibre parfait qui se répète à chaque impact.
Pourquoi utilise-t-on souvent des billes en métal ?
L'acier est un matériau très dur qui transmet l'énergie sans la déformer. Si vous utilisiez des billes de pâte à modeler, l'énergie serait absorbée par la matière et transformée en chaleur au lieu de faire bouger la dernière bille.
Est-ce qu'Isaac Newton a vraiment inventé ce pendule ?
Non, ce dispositif a été créé par l'acteur Simon Prebble en 1967 pour illustrer les lois du célèbre scientifique. On l'appelle ainsi car il démontre parfaitement les principes de conservation de l'énergie et du mouvement découverts par Newton trois siècles plus tôt.
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