Atwood-maskine — Newtons anden lov for forbundne legemer
1 · Forudsig
To ulige masser hænger i en trisse. Efterhånden som systemet kører, bliver dens acceleration så hurtigere, langsommere, eller forbliver den konstant?
- Accelerationen stiger med tiden
- Accelerationen forbliver konstant
- Accelerationen falder med tiden
2 · Opsætning
- Åbn simulationen Atwood-maskine, og tryk på Nulstil.
- Slå fartmåleren til på den tungere masse.
- Tryk for hvert forsøg nedenfor på Afspil, sæt simulationen på pause ved den anførte forløbne tid, og notér målerens fartaflæsning.
3 · Saml data
| Tung masse m₂ (kg) | Let masse m₁ (kg) | Forløbet tid t (s) | Forudsagt acceleration a (m/s²) | Nettokraft på tung masse F (N) | Målt fart v (m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 5.00 | 3.00 | 0.40 | |||
| 5.00 | 3.00 | 0.80 | |||
| 5.00 | 3.00 | 1.20 |
Afbild målt fart v (y-aksen) mod forløbet tid t (x-aksen). Hældningen af din bedste rette linje er systemets acceleration.
4 · Analysér
- Vis din udregning af den forudsagte acceleration a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) for systemet, og sammenlign med hældningen af din v–t-graf.
- Hvor tæt matcher din målte fart på hvert tidspunkt den forudsagte fart v = at? Er sammenhængen lineær? Henvis til tal fra din tabel.
5 · Udvid
- Formlen a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) forudsætter en massefri, friktionsfri trisse og en ustrækkelig snor. Hvilken af disse idealiseringer ville påvirke dine måleresultater mest, og hvorfor?
- Forudsig, hvad der ville ske med systemets acceleration, hvis de to masser var ens (m₁ = m₂). Forklar din begrundelse ved hjælp af formlen.
Fysikken bag dette eksperiment
Atwood-acceleration
Anvendelse af Newtons anden lov på begge hængende masser giver én fælles systemacceleration, der afhænger af massedifferensen, ikke af masserne hver for sig.
Newtons anden lov
Nettokraften på den tungere masse er lig med dens masse gange systemets fælles acceleration — den samme acceleration, du forudsagde ovenfor.
Mekanik
- Projektilbevægelse og kinetisk energi
- Kugle på rampe: Energi på et friktionsfrit skråt plan
- Klode på friktionsrampe: Find tærsklen for statisk friktion
- Sluthastighed: Fald med luftmodstand
- Kraftlaboratoriet: Newtons anden lov
- Modsatrettede kræfter: Newtons anden lov & impuls
- Hoppende kugle: Energitab ved nedslag
- Elastiske stød & impulsbevarelse
- Uelastisk stød & impulsbevarelse
- Newtons vugge: Impuls- og energioverførsel
- Simpelt pendul
- Masse på fjeder: Harmonisk svingning