Механика
Машина Атвуда
Смотрите, как тяжёлая масса опускается, а лёгкая поднимается с той же скоростью — a=(m2−m1)g/(m1+m2).
Машина Атвуда — интерактивная симуляция (Механика). Смотрите, как тяжёлая масса опускается, а лёгкая поднимается с той же скоростью — a=(m2−m1)g/(m1+m2). Бесплатная виртуальная физическая лаборатория в браузере с живыми измерениями в СИ и сопровождаемым туром.
Машина Атвуда
Две массы на блоке ускоряются вместе. Более тяжёлая опускается, а более лёгкая поднимается с тем же по модулю ускорением.
Суммарная сила в системе — разность весов (m_heavy − m_light)g, разгоняющая обе массы. Поскольку полная масса равна m_heavy + m_light, a = (m_heavy − m_light)g / (m_heavy + m_light).
- a = (m₁ − m₂)g / (m₁ + m₂)
- T одинаково по обе стороны
Краткое описание исследования
Спланируйте вопрос до открытия лаборатории
Краткое описание повторяет предрендеренную страницу: движущий вопрос, конкурирующие прогнозы, роли переменных, определяющие законы, ход работы, анализ и задания для развития остаются видимыми и в этом порядке.
Движущий вопрос
Две неравные массы висят на блоке. По мере работы системы её ускорение растёт, спадает или остаётся постоянным?
Прогнозы для взвешивания
- Ускорение растёт со временем
- Ускорение остаётся постоянным
- Ускорение спадает со временем
Роли переменных
Что вы задали:
- Тяжёлая масса m₂ (kg)
- Лёгкая масса m₁ (kg)
- Прошедшее время t (s)
Что вы измеряете:
- Предсказанное ускорение a (m/s²)
- Равнодействующая на тяжёлой массе F (N)
- Измеренная скорость v (m/s)
Как идёт исследование
- Откройте симуляцию машины Атвуда и нажмите «Сброс».
- Включите датчик скорости на тяжёлой массе.
- Для каждой пробы ниже нажмите Play, поставьте симуляцию на паузу в указанное время и запишите показание скорости датчика.
Определяющее уравнение
Ускорение машины Атвуда — a = |m₂ − m₁|·g / (m₁ + m₂)
Применение второго закона Ньютона к обеим висящим массам даёт одно ускорение системы, зависящее от разности масс, а не от масс по отдельности.
Второй закон Ньютона — F = m·a
Равнодействующая на тяжёлой массе равна её массе на общее ускорение системы — то же ускорение, что вы предсказали выше.
Что печатный рабочий лист предлагает учащимся вывести
- Покажите ход вычисления прогнозируемого ускорения a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) для системы и сравните его с наклоном вашего графика v–t.
- Насколько точно измеренная вами скорость в каждый момент совпадает с прогнозируемой v = at? Зависимость линейна? Приведите числа из своей таблицы.
Где это проявляется за пределами лаборатории
- Формула a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) предполагает невесомый шкив без трения и нерастяжимую нить. Какая из этих идеализаций сильнее всего скажется на ваших измеренных результатах и почему?
- Спрогнозируйте, что произойдёт с ускорением системы, если массы равны (m₁ = m₂). Объясните свой вывод с помощью формулы.
- AP Physics 1 — Unit 3: Work, Energy, and Power
- AP Physics C: Mechanics — Unit 3: Work, Energy, and Power
- IB Physics — A.3 Work, energy and power
- General High School Physics — Work, energy & power
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- Добро пожаловать к машине Атвуда
- Выберите груз
- Нажмите Play
- Противоположное движение
- Откройте данные
- Готово!
Откройте интерактивную симуляцию, чтобы собрать сцену, нажать Play и исследовать с живыми измерениями и сопровождаемым туром.
Открыть интерактивную лабораторию →