Atwoodmaskin — Newtons andra lag för sammanbundna kroppar
1 · Förutsäg
Två olika stora massor hänger i en trissa. Allteftersom systemet kör, ökar dess acceleration, minskar den eller förblir den konstant?
- Accelerationen ökar med tiden
- Accelerationen förblir konstant
- Accelerationen minskar med tiden
2 · Uppbyggnad
- Öppna simuleringen av Atwoodmaskinen och tryck på Återställ.
- Aktivera hastighetsproben på den tyngre massan.
- Tryck på Spela för varje försök nedan, pausa simuleringen vid den angivna förflutna tiden och notera probens fartavläsning.
3 · Samla data
| Tung massa m₂ (kg) | Lätt massa m₁ (kg) | Förfluten tid t (s) | Förutsagd acceleration a (m/s²) | Nettokraft på tunga massan F (N) | Uppmätt fart v (m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 5.00 | 3.00 | 0.40 | |||
| 5.00 | 3.00 | 0.80 | |||
| 5.00 | 3.00 | 1.20 |
Rita uppmätt fart v (y-axeln) mot förfluten tid t (x-axeln). Lutningen på din bäst anpassade linje är systemets acceleration.
4 · Analysera
- Visa din uträkning av den förutsagda accelerationen a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) för systemet, och jämför med lutningen på ditt v–t-diagram.
- Hur väl stämmer din uppmätta fart vid varje tidpunkt med den förutsagda farten v = at? Är sambandet linjärt? Ange tal från din tabell.
5 · Utvidga
- Formeln a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) antar en masslös och friktionsfri trissa samt en osträckbar tråd. Vilken av dessa idealiseringar skulle påverka dina uppmätta resultat mest, och varför?
- Förutsäg vad som skulle hända med systemets acceleration om de två massorna var lika stora (m₁ = m₂). Förklara ditt resonemang med formeln.
Fysiken bakom det här experimentet
Atwood-acceleration
Att tillämpa Newtons andra lag på båda hängande massorna ger en enda systemacceleration som beror på masskillnaden, inte på massorna var för sig.
Newtons andra lag
Nettokraften på den tyngre massan är lika med dess massa gånger systemets gemensamma acceleration — samma acceleration som du förutsade ovan.
Mekanik
- Projektilbana & rörelseenergi
- Boll på ramp: Energi på ett friktionsfritt lutande plan
- Block på friktionsramp: Hitta tröskeln för statisk friktion
- Sluthastighet: Fall genom motstånd
- Kraftlabb: Newtons andra lag
- Motsatta krafter: Newtons andra lag & rörelsemängd
- Studsande boll: Energiförlust vid stöten
- Elastiska kollisioner & rörelsemängdens bevarande
- Oelastisk kollision & rörelsemängdens bevarande
- Newtons vagga: Rörelsemängd och energiöverföring
- Enkel pendel
- Massa på fjäder: Harmonisk svängning