Atwood Machine — Deuxième loi de Newton pour les corps connectés
1 · Prédire
Deux masses inégales pendent à une poulie. Pendant que le système fonctionne, son accélération s’accélère-t-elle, ralentit-elle ou reste-t-elle constante ?
- L'accélération augmente avec le temps
- L'accélération reste constante
- L'accélération diminue avec le temps
2 · Configurer
- Ouvrez la simulation de la machine Atwood et appuyez sur Réinitialiser.
- Activer la sonde de vitesse sur la masse la plus lourde.
- Pour chaque essai ci-dessous, appuyez sur Lecture, mettez la simulation en pause au temps écoulé indiqué et enregistrez la vitesse de lecture de la sonde.
3 · Collecter les Données
| Masse lourde m₂ (kg) | Masse légère m₁ (kg) | Temps écoulé t (s) | Accélération prévue a (m/s²) | Force nette sur la masse lourde F (N) | Vitesse mesurée v (m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 5.00 | 3.00 | 0.40 | |||
| 5.00 | 3.00 | 0.80 | |||
| 5.00 | 3.00 | 1.20 |
Tracez la vitesse mesurée v (axe y) par rapport au temps écoulé t (axe x). La pente de votre ligne la mieux ajustée est l'accélération du système.
4 · Analyser
- Montrez votre travail de calcul de l'accélération prévue a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) pour le système et comparez-la à la pente de votre graphique v – t.
- Dans quelle mesure votre vitesse mesurée à chaque instant correspond-elle à la vitesse prévue v = at ? La relation est-elle linéaire ? Cite les nombres de ton tableau.
5 · Approfondir
- La formule a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) suppose une poulie sans masse et sans frottement et une corde inextensible. Laquelle de ces idéalisations affecterait le plus vos résultats mesurés, et pourquoi ?
- Prédisez ce qui arriverait à l’accélération du système si les deux masses étaient égales (m₁ = m₂). Expliquez votre raisonnement à l'aide de la formule.
La physique derrière cette expérience
Accélération des machines Atwood
L'application de la deuxième loi de Newton aux deux masses suspendues donne une accélération de système unique qui dépend de la différence de masse, et non des masses individuellement.
Deuxième loi de Newton
La force nette exercée sur la masse la plus lourde est égale à sa masse multipliée par l'accélération partagée du système – la même accélération que vous avez prédite ci-dessus.