Машина Атвуда — другий закон Ньютона для зв'язаних тіл
1 · Прогноз
Дві нерівні маси висять на блоці. Коли система працює, її прискорення зростає, спадає чи лишається сталим?
- Прискорення зростає з часом
- Прискорення лишається сталим
- Прискорення спадає з часом
2 · Установка
- Відкрийте моделювання машини Атвуда та натисніть «Скинути».
- Увімкніть датчик швидкості на важчій масі.
- Для кожного заміру нижче натисніть «Запустити», поставте паузу на вказаний час і запишіть показ швидкості з датчика.
3 · Збір даних
| Важка маса m₂ (kg) | Легка маса m₁ (kg) | Минулий час t (s) | Прогнозоване прискорення a (m/s²) | Рівнодійна сила на важкій масі F (N) | Виміряна швидкість v (m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 5.00 | 3.00 | 0.40 | |||
| 5.00 | 3.00 | 0.80 | |||
| 5.00 | 3.00 | 1.20 |
Побудуйте графік виміряної швидкості v (вісь y) проти минулого часу t (вісь x). Нахил вашої лінії найкращого наближення — це прискорення системи.
4 · Аналіз
- 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.
5 · Поглиблення
- 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.
Фізика цього експерименту
Прискорення машини Атвуда
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
Рівнодійна сила на важчій масі дорівнює її масі, помноженій на спільне прискорення системи, — те саме прискорення, яке ви прогнозували вище.