牛頓擺是一個用擺動的球體展示動量守恒和能量守恒的裝置。當末端的一個球體被抬起并釋放時，它撞擊靜止的球體，通過靜止的球體傳遞一個力，將最后一個球體向上推起。最后一個球體回旋并撞擊幾乎靜止的球體，以相反的方向重復這種效果。

當其中一個端球（xxx個）被拉向一邊時，連接的繩子使它沿著一個向上的弧線。當它被松開時，它撞擊到第二個球，并幾乎停在那里。對面的球獲得了xxx個球的大部分速度，并以幾乎與xxx個球的釋放高度一樣高的弧線擺動。這表明，最后一個球獲得了xxx個球的大部分能量和動量。撞擊產生的壓縮波在中間的球中傳播。任何有效的彈性材料如鋼鐵都會這樣做，只要動能在材料的壓縮過程中被暫時儲存為勢能，而不是以熱量的形式損失。初次擊球后，所有的球都有輕微的運動，但最后一個球從xxx個球的沖擊中獲得了大部分的初始能量。當兩個（或三個）球被扔下時，對面的兩個（或三個）球就會擺動出來。有人說，這種行為證明了彈性碰撞中動量和動能的守恒。然而，如果碰撞的球的行為如上所述，在碰撞前后，相同的質量擁有相同的速度，那么在這種情況下，質量和速度的任何函數都是守恒的。

物理學解釋牛頓擺可以用簡單的數學方程相當準確地建模，假設球總是成對碰撞。如果一個球撞擊四個已經接觸的靜止的球，這些簡單的方程不能解釋所有五個球所產生的運動，這不是由于摩擦損失造成的。例如，在真正的牛頓擺中，第四個球有一些運動，xxx個球有輕微的反向運動。本文中的所有動畫都顯示了理想化的動作（簡單的解決方案），只有在球最初不接觸，只成對碰撞的情況下才會發生。

動量守恒（質量×速度）和動能守恒（1/2×質量×速度2）可以用來尋找兩個完全彈性物體碰撞時的結果速度。這兩個方程被用來確定兩個物體的結果速度。對于兩個球被搖籃中的繩索約束在一條直線上的情況，速度是一個單一的數字，而不是三維空間的三維矢量，所以數學上只需要兩個方程來解決兩個未知數。當兩個物體具有相同的質量時，解決方案很簡單：移動的物體相對于靜止的物體停止，靜止的物體獲得所有其他物體的初始速度。這假設了完全彈性的物體，所以不需要考慮熱能和聲能的損失。

鋼不怎么壓縮，但它的彈性非常有效，所以它不會造成很多廢熱。兩個相同質量的高效彈性物體碰撞產生的簡單效應被限制在一條直線上，這是在搖籃中看到的效應的基礎，并對其所有活動給出了一個近似的解決方案。

對于一連串的同質量彈性物體被限制在一條直線上，這種效應會持續到每個連續的物體。例如，當兩個球掉下來撞擊搖籃中的三個靜止的球時，兩個掉下來的球之間有一個未被注意到但至關重要的小距離，其作用如下：xxx個運動的球撞擊xxx個靜止的球（第二個球撞擊第三個球）將其所有的動量轉移到第三個球上并停止。然后第三個球將動量轉移到第四個球上并停止，再由第四個球轉移到第五個球上。緊跟在這一序列后面的是第二個運動球將其動量轉移到剛剛停止的xxx個運動球上，這一序列在xxx個序列后面立即不知不覺地重復，將第四個球緊跟在第五個球后面彈出，與兩個初始擊球之間的間隔一樣小。如果它們在擊打第三個球時只是簡單的接觸，那么精確度就需要下面更完整的解決方案。

最后一個球以幾乎等于xxx個球的速度彈出的效果可以在桌子上的硬幣滑向同一條線時看到。