Atwoodov stroj — druhý Newtonov zákon pre spojené telesá

1 · Predikuj

Dve nerovnaké hmotnosti visia na kladke. Ako sústava beží, jej zrýchlenie sa zväčšuje, zmenšuje alebo zostáva konštantné?

2 · Priprav

  1. Otvor simuláciu Atwoodovho stroja a stlač Resetovať.
  2. Zapni sondu rýchlosti na ťažšej hmote.
  3. Pre každý pokus nižšie stlač Prehrať, pauzni simuláciu pri uvedenom uplynutom čase a zaznamenaj odčítanie rýchlosti zo sondy.

3 · Zbieraj údaje

Ťažká hmota m₂ (kg)Ľahká hmota m₁ (kg)Uplynulý čas t (s)Predikované zrýchlenie a (m/s²)Výslednica síl na ťažkej hmote F (N)Nameraná rýchlosť v (m/s)
5.003.000.40
5.003.000.80
5.003.001.20

Zaznamenaj nameranú rýchlosť v (os y) verzus uplynulý čas t (os x). Sklon tvojej priamky najlepšej zhody je zrýchlenie sústavy.

4 · Analyzuj

  1. Ukáž svoj postup výpočtu predikovaného zrýchlenia a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) pre sústavu a porovnaj so sklonom tvojho grafu v–t.
  2. Ako presne sa tvoja nameraná rýchlosť v každom čase zhoduje s predikovanou rýchlosťou v = at? Je závislosť lineárna? Uveď čísla zo svojej tabuľky.

5 · Rozšír

  1. Vzorec a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) predpokladá bezhmotnú kladku bez trenia a neroztiahnuteľné lano. Ktorá z týchto idealizácií by najviac ovplyvnila tvoje namerané výsledky a prečo?
  2. Predikuj, čo by sa stalo so zrýchlením sústavy, keby sa dve hmotnosti rovnali (m₁ = m₂). Vysvetli svoje úvahy pomocou vzorca.

Fyzika za týmto experimentom

Zrýchlenie Atwoodovho stroja

Aplikácia druhého Newtonovho zákona na obe visiace hmotnosti dáva jediné zrýchlenie sústavy, ktoré závisí na rozdielu hmotností, nie na hmotnostiach jednotlivo.

Druhý Newtonov zákon

Výslednica síl na ťažšej hmote sa rovná jej hmotnosti krát zdieľané zrýchlenie sústavy — to isté zrýchlenie, ktoré si predikoval vyššie.

← Späť na experiment

Mechanika

138 bezplatných tlačiteľných pracovných listov z fyziky