Atwood-gép — Newton második törvénye kapcsolt testekre
1 · Jóslás
Két egyenlőtlen tömeg lóg egy csigán. Ahogy a rendszer fut, a gyorsulása nő, csökken vagy állandó marad?
- A gyorsulás időben nő
- A gyorsulás állandó marad
- A gyorsulás időben csökken
2 · Előkészítés
- Nyisd meg az Atwood-gép szimulációt, és nyomd meg a Visszaállítást.
- Engedélyezd a sebességmérőt a nehezebb tömegen.
- Minden alábbi mérésnél nyomd meg az Indítást, állítsd meg a szimulációt a feltüntetett eltelt időnél, és rögzítsd a mérő sebesség-leolvasását.
3 · Adatgyűjtés
| Nehéz tömeg m₂ (kg) | Könnyű tömeg m₁ (kg) | Eltelt idő t (s) | Jósolt gyorsulás a (m/s²) | Eredő erő a nehéz tömegen F (N) | Mért sebesség v (m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 5.00 | 3.00 | 0.40 | |||
| 5.00 | 3.00 | 0.80 | |||
| 5.00 | 3.00 | 1.20 |
Ábrázold a mért v sebességet (y-tengely) az eltelt t idővel (x-tengely) szemben. A legjobb illeszkedésű egyenesed meredeksége a rendszer gyorsulása.
4 · Elemzés
- Mutasd meg a jósolt a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) gyorsulás kiszámítását a rendszerre, és hasonlítsd a v–t grafikonod egyenesének meredekségéhez.
- Mennyire szorosan egyezik a mért sebességed minden időpontban a jósolt v = at-tel? Lineáris-e a kapcsolat? Hivatkozz a táblázatod számaira.
5 · Kiterjesztés
- Az a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) képlet olyan csigát tételez fel, amelynek nincs tömege és súrlódása, valamint nyújthatatlan kötelet. Melyik idealizáció hatna leginkább a mért eredményeidre, és miért?
- Jósld meg, mi történne a rendszer gyorsulásával, ha a két tömeg egyenlő lenne (m₁ = m₂). Indokold meg az érvelésedet a képlettel.
A fizika a kísérlet mögött
Atwood-gép gyorsulása
Newton második törvényének mindkét lógó tömegre való alkalmazása egyetlen rendszer-gyorsulást ad, amely a tömegkülönbségtől függ, nem az egyes tömegektől.
Newton második törvénye
A nehezebb tömegre ható eredő erő egyenlő a tömege és a rendszer közös gyorsulása szorzatával — ugyanazzal a gyorsulással, amelyet fent jósoltál.
Mechanika
- Hajítás és mozgási energia
- Labda rámpán: energia súrlódásmentes ferde síkon
- Blok súrlódásos rámpán: a tapadási súrlódás küszöbének megtalálása
- Végsebesség: esés légellenállással
- Erőlabor: Newton második törvénye
- Ellentétes erők: Newton második törvénye és impulzus
- Pattogó labda: energiaveszteség ütközéskor
- Rugalmas ütközések és impulzusmegmaradás
- Rugalmatlan ütközés és impulzusmegmaradás
- Newton-inga: impulzus- és energiátadás
- Egyszerű inga
- Tömeg rugón: egyszerű harmonikus rezgőmozgás