Машина на Атууд — Втори закон на Нютон за свързани тела

1 · Предскажи

Две неравни маси висят на блок. Докато системата работи, ускорението ѝ нараства, намалява или остава постоянно?

2 · Постановка

  1. Отвори симулацията машина на Атууд и натисни Нулирай.
  2. Включи сензора за скорост на по-тежката маса.
  3. За всеки опит долу натисни Пусни, паузирай симулацията на изброеното изминало време и запиши показанието на сензора за скорост.

3 · Събери данни

Тежка маса m₂ (kg)Лека маса m₁ (kg)Изминало време t (s)Предсказано ускорение a (m/s²)Нетна сила на тежката маса F (N)Измерена скорост v (m/s)
5.003.000.40
5.003.000.80
5.003.001.20

Чертай измерената скорост v (ос y) спрямо изминалото време t (ос x). Наклонът на линията на най-добро съответствие е ускорението на системата.

4 · Анализирай

  1. Покажи сметката си за предсказаното ускорение a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) за системата и го сравни с наклона на графика си v–t.
  2. Колко близо измерената ти скорост на всяко време съответства на предсказаната v = at? Линейна ли е връзката? Цитирай числа от таблицата си.

5 · Надгради

  1. Формулата a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) предполага безмасов, безтриенев блок и неразтегаемо въже. Кое от тези идеализации би повлияло най-много на измерените ти резултати и защо?
  2. Предкажи какво би станало с ускорението на системата, ако двете маси бяха равни (m₁ = m₂). Обясни разсъждението си с формулата.

Физиката зад този експеримент

Ускорение на машината на Атууд

Прилагането на втория закон на Нютон и към двете висящи маси дава едно ускорение на системата, зависещо от разликата в масите, а не от масите поотделно.

Втори закон на Нютон

Нетната сила върху по-тежката маса е равна на масата ѝ по споделеното ускорение на системата — същото ускорение, което предсказа горе.

← Назад към експеримента

Механика

138 безплатни работни листа по физика за печат