Máy Atwood - Định luật thứ hai của Newton cho các cơ thể được kết nối
1 · Dự đoán
Hai khối lượng không bằng nhau treo vào một ròng rọc. Khi hệ thống chạy, khả năng tăng tốc của nó tăng lên, chậm lại hay không đổi?
- Gia tốc tăng dần theo thời gian
- Gia tốc không đổi
- Gia tốc giảm dần theo thời gian
2 · Thiết lập
- Mở mô phỏng máy Atwood và nhấn Reset.
- Kích hoạt đầu dò tốc độ trên khối lượng nặng hơn.
- Đối với mỗi lần thử bên dưới, hãy nhấn Play, tạm dừng sim tại thời gian đã trôi qua được liệt kê và ghi lại tốc độ đọc của đầu dò.
3 · Thu thập dữ liệu
| Khối lượng nặng m₂ (kg) | Khối lượng nhẹ m₁ (kg) | Thời gian trôi qua t (s) | Gia tốc dự đoán a (m/s²) | Lực ròng tác dụng lên khối lượng nặng F (N) | Tốc độ đo v (m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 5.00 | 3.00 | 0.40 | |||
| 5.00 | 3.00 | 0.80 | |||
| 5.00 | 3.00 | 1.20 |
Vẽ đồ thị tốc độ đo được v (trục y) theo thời gian đã trôi qua t (trục x). Độ dốc của đường phù hợp nhất của bạn là gia tốc của hệ thống.
4 · Phân tích
- Trình bày công việc tính toán gia tốc dự đoán a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) của hệ và so sánh nó với độ dốc của đồ thị v–t của bạn.
- Tốc độ đo được của bạn tại mỗi thời điểm khớp với tốc độ dự đoán v = at đến mức nào? Mối quan hệ có tuyến tính không? Trích dẫn số từ bảng của bạn.
5 · Gia hạn
- Công thức a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) giả sử một ròng rọc không khối lượng, không ma sát và một dây không giãn. Sự lý tưởng hóa nào trong số này sẽ ảnh hưởng nhiều nhất đến kết quả đo được của bạn và tại sao?
- Dự đoán điều gì sẽ xảy ra với gia tốc của hệ nếu hai khối lượng bằng nhau (m₁ = m₂). Giải thích lý do của bạn bằng cách sử dụng công thức.
Vật lý đằng sau thí nghiệm này
Tăng tốc máy Atwood
Áp dụng định luật thứ hai Newton cho cả hai vật treo sẽ mang lại một gia tốc hệ duy nhất phụ thuộc vào độ chênh lệch khối lượng chứ không phụ thuộc vào khối lượng riêng lẻ.
Định luật thứ hai của Newton
Tổng lực tác dụng lên khối lượng nặng hơn bằng khối lượng của nó nhân với gia tốc chung của hệ - chính là gia tốc mà bạn đã dự đoán ở trên.