Atwoodův stroj — druhý Newtonův zákon pro spojená tělesa

1 · Predikuj

Dvě různé hmotnosti visí na kladce. Jak soustava běží, její zrychlení zrychluje, zpomaluje, nebo zůstává konstantní?

2 · Sestavení

  1. Otevři simulaci Atwoodova stroje a stiskni Resetovat.
  2. Zapni sondu rychlosti na těžší hmotnosti.
  3. Pro každý pokus níže stiskni Spustit, pozastav simulaci v uvedeném čase a zapiš odečet rychlosti sondy.

3 · Sbírej data

Těžká hmotnost m₂ (kg)Lehká hmotnost m₁ (kg)Uplynulý čas t (s)Predikované zrychlení a (m/s²)Výsledná síla na těžkou hmotnost F (N)Naměřená rychlost v (m/s)
5.003.000.40
5.003.000.80
5.003.001.20

Vynes naměřenou rychlost v (osa y) proti uplynulému času t (osa x). Směrnice tvé nejlépe proložené čáry je zrychlení soustavy.

4 · Analyzuj

  1. Ukaž svůj postup výpočtu predikovaného zrychlení a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) pro soustavu a porovnej se směrnicí svého grafu v–t.
  2. Jak těsně odpovídá tvoje naměřená rychlost v každém čase predikované rychlosti v = at? Je vztah lineární? Cituj čísla ze své tabulky.

5 · Rozšiř

  1. Vzorec a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) předpokládá nehmotnou kladku bez tření a natažitelné lano. Která z těchto idealizací by nejvíc ovlivnila tvé naměřené výsledky, a proč?
  2. Predikuj, co by se stalo se zrychlením soustavy, kdyby byly obě hmotnosti stejné (m₁ = m₂). Vysvětli své uvažování pomocí vzorce.

Fyzika za tímto experimentem

Zrychlení Atwoodova stroje

Aplikace druhého Newtonova zákona na obě visící hmotnosti dává jediné zrychlení soustavy, které závisí na rozdílu hmotností, ne na hmotnostech jednotlivě.

Druhý Newtonův zákon

Výsledná síla na těžší hmotnost se rovná její hmotnosti krát sdílené zrychlení soustavy — tentýž zrychlení, které jsi predikoval výše.

← Zpět na experiment

Mechanika

138 bezplatných tisknutelných pracovních listů z fyziky