Atwood Machine - 연결된 신체에 대한 뉴턴의 제2법칙

1 · 예측

두 개의 서로 다른 질량이 도르래에 매달려 있습니다. 시스템이 실행될 때 가속도가 빨라지나요, 느려지나요, 아니면 일정하게 유지되나요?

2 · 설정

  1. Atwood 기계 시뮬레이션을 열고 Reset을 누릅니다.
  2. 더 무거운 질량에 대해 속도 프로브를 활성화합니다.
  3. 아래의 각 시행에 대해 재생을 누르고 나열된 경과 시간에 시뮬레이션을 일시 중지한 다음 프로브의 속도 판독값을 기록하세요.

3 · 데이터 수집

무거운 질량 m₂ (kg)가벼운 질량 m₁ (kg)경과 시간 t (s)예상 가속도 a (m/s²)무거운 질량 F에 대한 순 힘 (N)측정된 속도 v (m/s)
5.003.000.40
5.003.000.80
5.003.001.20

측정한 속력 v(y축)를 경과 시간 t(x축)에 대해 그래프로 그리세요. 최적 맞춤 직선의 기울기가 시스템의 가속도입니다.

4 · 분석

  1. 시스템의 예상 가속도 a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂)를 계산하는 과정을 보여주고 이를 v–t 그래프의 기울기와 비교합니다.
  2. 매번 측정된 속도가 예상 속도 v = at과 얼마나 일치합니까? 관계가 선형인가요? 테이블에서 숫자를 인용하세요.

5 · 확장

  1. a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) 공식은 질량과 마찰이 없는 도르래와 늘어나지 않는 끈을 가정합니다. 이러한 이상화 중 측정된 결과에 가장 큰 영향을 미치는 것은 무엇이며 그 이유는 무엇입니까?
  2. 두 질량이 동일할 경우(m₁ = m₂) 시스템의 가속도에 어떤 일이 일어날지 예측합니다. 공식을 사용하여 추론을 설명하십시오.

이 실험의 물리학

Atwood 기계 가속

뉴턴의 제2법칙을 두 개의 매달린 질량에 적용하면 개별적인 질량이 아닌 질량 차이에 따라 달라지는 단일 시스템 가속도가 제공됩니다.

뉴턴의 제2법칙

더 무거운 질량에 가해지는 순 힘은 그 질량에 시스템의 공유 가속도를 곱한 것과 같습니다. 이는 위에서 예측한 것과 동일한 가속도입니다.

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