Mechanik
Atwood-Maschine
Beobachte, wie die schwerere Masse fällt und die leichtere gleich schnell steigt — a=(m2−m1)g/(m1+m2).
Atwood-Maschine — interaktive Mechanik-Simulation. Beobachte, wie die schwerere Masse fällt und die leichtere gleich schnell steigt — a=(m2−m1)g/(m1+m2). Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Atwood-Maschine
Zwei Massen über einer Rolle beschleunigen gemeinsam. Die schwerere Masse sinkt, während die leichtere mit gleichem Betrag der Beschleunigung steigt.
Die Nettokraft auf das System ist die Gewichtsdifferenz (m_schwer − m_leicht)g, die beide Massen beschleunigt. Da die Gesamtmasse m_schwer + m_leicht ist, gilt a = (m_schwer − m_leicht)g / (m_schwer + m_leicht).
- a = (m₁ − m₂)g / (m₁ + m₂)
- T ist auf beiden Seiten gleich
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
An einer Rolle hängen zwei ungleiche Massen. Wird die Beschleunigung während des Betriebs des Systems beschleunigt, verlangsamt oder bleibt sie konstant?
Vorhersagen zum Abwägen
- Die Beschleunigung nimmt mit der Zeit zu
- Die Beschleunigung bleibt konstant
- Die Beschleunigung nimmt mit der Zeit ab
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Schwere Masse m₂ (kg)
- Leichte Masse m₁ (kg)
- Verstrichene Zeit t (s)
Was Sie messen:
- Voraussichtliche Beschleunigung a (m/s²)
- Nettokraft auf die schwere Masse F (N)
- Gemessene Geschwindigkeit v (m/s)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Atwood-Maschinensimulation und drücken Sie Zurücksetzen.
- Aktivieren Sie die Geschwindigkeitssonde an der schwereren Masse.
- Drücken Sie für jeden unten aufgeführten Versuch die Wiedergabetaste, halten Sie die Simulation für die angegebene verstrichene Zeit an und zeichnen Sie die Geschwindigkeitsmessung der Sonde auf.
Maßgebende Gleichung
Atwood-Maschinenbeschleunigung — a = |m₂ − m₁|·g / (m₁ + m₂)
Die Anwendung des zweiten Newtonschen Gesetzes auf beide hängenden Massen ergibt eine einzige Systembeschleunigung, die von der Massendifferenz abhängt, nicht von den Massen einzeln.
Newtons zweites Gesetz — F = m·a
Die Nettokraft auf die schwerere Masse entspricht ihrer Masse multipliziert mit der gemeinsamen Beschleunigung des Systems – derselben Beschleunigung, die Sie oben vorhergesagt haben.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Zeigen Sie Ihre Arbeit zur Berechnung der vorhergesagten Beschleunigung a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) für das System und vergleichen Sie sie mit der Steigung Ihres v-t-Diagramms.
- Wie genau stimmt Ihre gemessene Geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt mit der vorhergesagten Geschwindigkeit v = at überein? Ist die Beziehung linear? Nennen Sie Zahlen aus Ihrer Tabelle.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Die Formel a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) geht von einer masselosen, reibungsfreien Riemenscheibe und einer nicht dehnbaren Schnur aus. Welche dieser Idealisierungen würde Ihre Messergebnisse am meisten beeinflussen und warum?
- Sagen Sie voraus, was mit der Beschleunigung des Systems passieren würde, wenn die beiden Massen gleich wären (m₁ = m₂). Begründen Sie Ihre Argumentation anhand der Formel.
- AP Physics 1 — Unit 3: Work, Energy, and Power
- AP Physics C: Mechanics — Unit 3: Work, Energy, and Power
- IB Physics — A.3 Work, energy and power
- General High School Physics — Work, energy & power
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- Willkommen bei der Atwoodschen Maschine
- Masse auswählen
- Abspielen drücken
- Entgegengesetzte Bewegung
- Daten öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.