Μηχανική

Μηχανή Atwood

Δες τη βαρύτερη μάζα να πέφτει ενώ η ελαφρύτερη ανεβαίνει με τον ίδιο ρυθμό — a=(m2−m1)g/(m1+m2).

Μηχανή Atwood — διαδραστική προσομοίωση Μηχανική. Δες τη βαρύτερη μάζα να πέφτει ενώ η ελαφρύτερη ανεβαίνει με τον ίδιο ρυθμό — a=(m2−m1)g/(m1+m2). Δωρεάν εικονικό εργαστήριο φυσικής στον φυλλομετρητή με ζωντανές μετρήσεις σε μονάδες SI και καθοδηγούμενο μάθημα.

Μηχανή Atwood

Δύο μάζες πάνω από τροχαλία επιταχύνουν μαζί. Η βαρύτερη μάζα κατεβαίνει ενώ η ελαφρύτερη ανεβαίνει με το ίδιο μέτρο επιτάχυνσης.

Η συνισταμένη δύναμη στο σύστημα είναι η διαφορά βάρους (m_heavy − m_light)g, που επιταχύνει και τις δύο μάζες. Επειδή η συνολική μάζα είναι m_heavy + m_light, a = (m_heavy − m_light)g / (m_heavy + m_light).

• a = (m₁ − m₂)g / (m₁ + m₂)
• Το T είναι το ίδιο και στις δύο πλευρές

Σύνοψη έρευνας

Σχεδίασε την ερώτηση πριν ανοίξεις το εργαστήριο

Η σύνοψη κατοπτρίζει την προαποτυπωμένη σελίδα: η βασική ερώτηση, οι αντικρουόμενες προβλέψεις, οι ρόλοι των μεταβλητών, οι κύριοι νόμοι, η διάταξη, η ανάλυση και οι προεκτάσεις παραμένουν ορατά και με αυτή τη σειρά.

Βασική ερώτηση

Δύο άνισες μάζες κρέμονται από τροχαλία. Καθώς το σύστημα τρέχει, η επιτάχυνσή του μεγαλώνει, μικραίνει ή μένει σταθερή;

Προβλέψεις προς σταθμίσει

• Η επιτάχυνση μεγαλώνει με τον χρόνο
• Η επιτάχυνση μένει σταθερή
• Η επιτάχυνση μικραίνει με τον χρόνο

Ρόλοι μεταβλητών

Τι ρυθμίζεις:

• Βαριά μάζα m₂ (kg)
• Ελαφριά μάζα m₁ (kg)
• Χρόνος παρόδου t (s)

Τι μετράς:

• Προβλεπόμενη επιτάχυνση a (m/s²)
• Συνισταμένη δύναμη στη βαριά μάζα F (N)
• Μετρημένη ταχύτητα v (m/s)

Πώς εκτελείται η έρευνα

1. Άνοιξε την προσομοίωση μηχανής Atwood και πάτησε Επαναφορά.
2. Ενεργοποίησε τον αισθητήρα ταχύτητας στη βαρύτερη μάζα.
3. Για κάθε δοκιμή παρακάτω, πάτησε Αναπαραγωγή, κάνε παύση στην προσομοίωση στον αναφερόμενο χρόνο, και κατέγραψε την ένδειξη ταχύτητας του αισθητήρα.

Κυρίαρχη εξίσωση

Επιτάχυνση μηχανής Atwood — a = |m₂ − m₁|·g / (m₁ + m₂)

Η εφαρμογή του δεύτερου νόμου του Νεύτωνα και στις δύο κρεμάμενες μάζες δίνει μία μόνο επιτάχυνση συστήματος που εξαρτάται από τη διαφορά μαζών, όχι από τις μάζες μεμονωμένα.

Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα — F = m·a

Η συνισταμένη δύναμη στη βαρύτερη μάζα ισούται με τη μάζα της επί την κοινή επιτάχυνση του συστήματος — την ίδια επιτάχυνση που πρόβλεψες παραπάνω.

Τι ζητά να επεξεργαστούν οι μαθητές το εκτυπώσιμο φύλλο εργασίας

• Δείξε τη διαδικασία σου υπολογίζοντας την προβλεπόμενη επιτάχυνση a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) για το σύστημα, και σύγκρινέ την με την κλίση του γραφήματος v–t σου.
• Πόσο στενά ταιριάζει η μετρημένη ταχύτητά σου σε κάθε χρόνο με την προβλεπόμενη ταχύτητα v = at; Είναι η σχέση γραμμική; Παράθεσε αριθμούς από τον πίνακά σου.

Πού εμφανίζεται αυτό πέρα από το εργαστήριο

• Ο τύπος a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) υποθέτει τροχαλία χωρίς μάζα και χωρίς τριβή και νήμα χωρίς εκτάση. Ποια από αυτές τις ιδανικοποιήσεις θα επηρέαζε περισσότερο τα μετρημένα σου αποτελέσματα, και γιατί;
• Πρόβλεψε τι θα γινόταν με την επιτάχυνση του συστήματος αν οι δύο μάζες ήταν ίσες (m₁ = m₂). Εξήγησε τον συλλογισμό σου χρησιμοποιώντας τον τύπο.

• 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

1. Καλώς όρισες στη Μηχανή του Atwood
2. Επίλεξε τη μάζα
3. Πάτησε Αναπαραγωγή
4. Αντίθετη κίνηση
5. Άνοιξε τα δεδομένα
6. Το κατάφερες!

Άνοιξε τη διαδραστική προσομοίωση για να χτίσεις τη σκηνή, πάτησε Αναπαραγωγή και εξερεύνησε με ζωντανές μετρήσεις και καθοδηγούμενο μάθημα.

Άνοιγμα Διαδραστικού Εργαστηρίου →

Λήψη φύλλου εργασίας →

Δεύτερος νόμος του Νεύτωνα