Механіка

Машина Атвуда

Спостерігайте, як важча маса опускається, а легша підіймається з тією самою швидкістю — a=(m2−m1)g/(m1+m2).

Машина Атвуда — інтерактивне моделювання: Механіка. Спостерігайте, як важча маса опускається, а легша підіймається з тією самою швидкістю — a=(m2−m1)g/(m1+m2). Безкоштовна браузерна віртуальна фізична лабораторія з живими вимірюваннями в СІ та керованим заняттям.

Машина Атвуда

Дві маси на блоці прискорюються разом. Важча опускається, а легша підіймається з тим самим за модулем прискоренням.

Рівнодійна сила на систему — це різниця ваг (m_важкої − m_легкої)g, що прискорює обидві маси. Оскільки сумарна маса m_важкої + m_легкої, a = (m_важкої − m_легкої)g / (m_важкої + m_легкої).

• a = (m₁ − m₂)g / (m₁ + m₂)
• T однакова з обох боків

Короткий опис дослідження

Сплануйте запитання, перш ніж відкрити лабораторію

Короткий відповідає передрендереній сторінці: рушійне запитання, конкуруючі прогнози, ролі змінних, керівні закони, установка, аналіз і підсилення лишаються видимими та в цьому порядку.

Рушійне запитання

Дві нерівні маси висять на блоці. Коли система працює, її прискорення зростає, спадає чи лишається сталим?

Прогнози для зважування

• Прискорення зростає з часом
• Прискорення лишається сталим
• Прискорення спадає з часом

Ролі змінних

Що ви задаєте:

• Важка маса m₂ (kg)
• Легка маса m₁ (kg)
• Минулий час t (s)

Що ви вимірюєте:

• Прогнозоване прискорення a (m/s²)
• Рівнодійна сила на важкій масі F (N)
• Виміряна швидкість v (m/s)

Як проходить дослідження

1. Відкрийте моделювання машини Атвуда та натисніть «Скинути».
2. Увімкніть датчик швидкості на важчій масі.
3. Для кожного заміру нижче натисніть «Запустити», поставте паузу на вказаний час і запишіть показ швидкості з датчика.

Керівне рівняння

Прискорення машини Атвуда — a = |m₂ − m₁|·g / (m₁ + m₂)

Застосування другого закону Ньютона до обох висячих мас дає єдине прискорення системи, що залежить від різниці мас, а не від самих мас.

Другий закон Ньютона — F = m·a

Рівнодійна сила на важчій масі дорівнює її масі, помноженій на спільне прискорення системи, — те саме прискорення, яке ви прогнозували вище.

Що друкований робочий аркуш пропонує учням обчислити

• Покажіть обчислення прогнозованого прискорення a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) для системи та порівняйте з нахилом вашого графіка v–t.
• Наскільки близько ваша виміряна швидкість у кожний момент відповідає прогнозованій v = at? Зв'язок лінійний? Наведіть числа з таблиці.

Де це трапляється за межами лабораторії

• Формула a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) передбачає невагомий блок без тертя та нерозтяжну нитку. Яка з цих ідеалізацій найбільше вплинула б на ваші виміри і чому?
• Передбачте, що сталося б з прискоренням системи, якби маси були рівні (m₁ = m₂). Поясніть міркування формулою.

• 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

1. Вітаємо в машині Атвуда
2. Виберіть масу
3. Натисніть «Запустити»
4. Протилежний рух
5. Відкрийте дані
6. У вас вийшло!

Відкрийте інтерактивне моделювання, щоб зібрати сцену, натиснути «Запустити» та дослідити з живими вимірюваннями й керованим заняттям.

Відкрити інтерактивну лабораторію →

Завантажити лабораторний аркуш →

Другий закон Ньютона