Atwood-maskin — Newtons andre lov for forbundne legemer
1 · Prediker
To ulike masser henger fra en trinse. Etter hvert som systemet kjører, øker akselerasjonen, synker den, eller forblir den konstant?
- Akselerasjonen øker over tid
- Akselerasjonen forblir konstant
- Akselerasjonen synker over tid
2 · Oppsett
- Åpne Atwood-maskin-simuleringen og trykk Nullstill.
- Aktiver fartssonden på den tyngre massen.
- For hvert forsøk under, trykk Spill av, pause simuleringen ved den oppgitte forløpte tiden, og registrer sondens fartavlesning.
3 · Samle inn data
| Tung masse m₂ (kg) | Let masse m₁ (kg) | Forløpt tid t (s) | Forutsagt akselerasjon a (m/s²) | Resultantkraft på tung masse F (N) | Målt fart v (m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 5.00 | 3.00 | 0.40 | |||
| 5.00 | 3.00 | 0.80 | |||
| 5.00 | 3.00 | 1.20 |
Plott målt fart v (y-akse) mot forløpt tid t (x-akse). Stigningstallet til din bestefitslinje er systemets akselerasjon.
4 · Analyser
- Vis arbeidet ditt med å beregne den forutsagte akselerasjonen a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) for systemet, og sammenlign den med stigningstallet til v–t-grafen din.
- Hvor tett samsvarer din målte fart ved hvert tidspunkt med den forutsagte farten v = at? Er sammenhengen lineær? Siter tall fra tabellen din.
5 · Utvid
- Formelen a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) antar en masseløs, friksjonsfri trinse og en ustrekkbar snor. Hvilken av disse idealiseringene ville påvirke måle resultatene dine mest, og hvorfor?
- Forutsi hva som ville skje med systemets akselerasjon hvis de to massene var like (m₁ = m₂). Forklar resonnementet ditt med formelen.
Fysikken bak dette eksperimentet
Atwood-maskin-akselerasjon
Å anvende Newtons andre lov på begge hengende masser gir én enkelt systemakselerasjon som avhenger av massedifferansen, ikke massene enkeltvis.
Newtons andre lov
Resultantkraften på den tyngre massen tilsvarer massen dens ganger systemets delte akselerasjon — den samme akselerasjonen du forutsa over.
Mekanikk
- Prosjektilbevegelse og kinetisk energi
- Kule på rampe: energi på et friksjonsfritt skråplan
- Blokk på friksjonsrampe: å finne terskelen for statisk friksjon
- Sluttfart: å falle gjennom luftmotstand
- Kraftlab: Newtons andre lov
- Motvirkende krefter: Newtons andre lov og bevegelsesmengde
- Sprettende ball: energitap ved treff
- Elastiske kollisjoner og bevarelse av bevegelsesmengde
- Uelastisk kollisjon og bevarelse av bevegelsesmengde
- Newtons vugge: overføring av bevegelsesmengde og energi
- Enkel pendel
- Masse på fjær: enkel harmonisk svingning