Macchina di Atwood — seconda legge di Newton per corpi collegati
1 · Prevedi
Due masse disuguali pendono da una carrucola. Mentre il sistema va, la sua accelerazione cresce, cala o resta costante?
- L'accelerazione cresce nel tempo
- L'accelerazione resta costante
- L'accelerazione cala nel tempo
2 · Configurazione
- Apri la simulazione della macchina di Atwood e premi Reimposta.
- Attiva la sonda di velocità sulla massa pesante.
- Per ogni prova qui sotto, premi Play, metti in pausa al tempo indicato e registra la lettura di velocità.
3 · Raccogli dati
| Massa pesante m₂ (kg) | Massa leggera m₁ (kg) | Tempo trascorso t (s) | Accelerazione prevista a (m/s²) | Forza netta sulla massa pesante F (N) | Velocità misurata v (m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 5.00 | 3.00 | 0.40 | |||
| 5.00 | 3.00 | 0.80 | |||
| 5.00 | 3.00 | 1.20 |
Traccia la velocità misurata v (asse y) contro il tempo t (asse x). La pendenza della retta migliore è l'accelerazione del sistema.
4 · Analizza
- Mostra i passaggi con cui calcoli l'accelerazione prevista a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) per il sistema e confrontala con la pendenza del tuo grafico v–t.
- Quanto bene la velocità misurata in ogni istante corrisponde a quella prevista v = at? La relazione è lineare? Cita i numeri della tua tabella.
5 · Estendi
- La formula a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) assume una puleggia priva di massa e di attrito e un filo inestensibile. Quale di queste idealizzazioni influenzerebbe di più i tuoi risultati misurati, e perché?
- Prevedi cosa accadrebbe all'accelerazione del sistema se le due masse fossero uguali (m₁ = m₂). Spiega il tuo ragionamento con la formula.
La fisica dietro questo esperimento
Accelerazione della macchina di Atwood
Applicando la seconda legge di Newton alle due masse sospese si ottiene un'unica accelerazione di sistema che dipende dalla differenza di massa, non dalle masse singole.
Seconda legge di Newton
La forza netta sulla massa pesante è pari alla sua massa per l'accelerazione condivisa del sistema — la stessa che hai previsto sopra.