Mekaniikka
Atwoodin kone
Katso painavamman massan pudota, kun kevyempi nousee samaan tahtiin – a=(m2−m1)g/(m1+m2).
Atwoodin kone – interaktiivinen Mekaniikka-simulaatio. Katso painavamman massan pudota, kun kevyempi nousee samaan tahtiin – a=(m2−m1)g/(m1+m2). Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
Atwoodin kone
Kaksi massaa taltojen yli kiihtyvät yhdessä. Painavampi massa laskeutuu, kun kevyempi nousee saman suuruisella kiihtyvyydellä.
Järjestelmään vaikuttava resultanttivoima on painoero (m_heavy − m_light)g, joka kiihdyttää molempia massoja. Koska kokonaismassa on m_heavy + m_light, on a = (m_heavy − m_light)g / (m_heavy + m_light).
- a = (m₁ − m₂)g / (m₁ + m₂)
- T on sama molemmin puolin
Tutkimustiivistelmä
Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista
Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.
Tutkimuskysymys
Kaksi erisuuruisista massasta roikkuu taltojen yli. Kun järjestelmä käy, kiihtyykö sen kiihtyvyys, hidastuuko vai pysyykö vakiointa?
Punniteltavat ennusteet
- Kiihtyvyys kasvaa ajan myötä
- Kiihtyvyys pysyy vakiointa
- Kiihtyvyys laskee ajan myötä
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Raskas massa m₂ (kg)
- Kevyt massa m₁ (kg)
- Kulunut aika t (s)
Mitä mittaat:
- Ennustettu kiihtyvyys a (m/s²)
- Resultaanttivoima raskaaseen massaan F (N)
- Mitattu nopeus v (m/s)
Miten tutkimus etenee
- Avaa Atwoodin kone -simulaatio ja paina Nollaa.
- Ota käyttöön nopeusanturi raskaammassa massassa.
- Jokaiselle alla olevalle suoritukselle paina Toista, tauota simulaatio listatun kuluneen ajan kohdalla ja kirjaa anturin nopeuslukema.
Hallitseva yhtälö
Atwoodin koneen kiihtyvyys — a = |m₂ − m₁|·g / (m₁ + m₂)
Newtonin toisen lain soveltaminen molempiin roikkuviin massoihin antaa yhden järjestelmän kiihtyvyyden, joka riippuu massojen erotuksesta, ei massoista yksittäin.
Newtonin toinen laki — F = m·a
Resultttivoima raskaampaan massaan on yhtä suuri kuin sen massa kertaa järjestelmän yhteinen kiihtyvyys – sama kiihtyvyys, jonka ennustit yllä.
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Näytä laskusi laskemalla ennustettu kiihtyvyys a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) järjestelmälle ja vertaa sitä v–t-kuvaajasi kulmakerroimeen.
- Kuinka lähelle mitattu nopeus kussakin ajankohtaa vastaa ennustettua nopeutta v = at? Onko suhde lineaarinen? Siteeraa lukuja taulukostasi.
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- Kaava a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) olettaa massattoman, kitkattoman taljan ja venymättömän narun. Mikä näistä ideaalistuksista vaikuttaisi eniten mitattuihin tuloksiisi, ja miksi?
- Ennusta, mitä järjestelmän kiihtyvyydelle tapahtuisi, jos massat olisivat yhtä suuret (m₁ = m₂). Perustele päättelysi kaavan avulla.
- 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
- Tervetuloa Atwoodin koneeseen
- Valitse massa
- Paina Toista
- Vastakkainen liike
- Avaa data
- Onnistuit!
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →