تتضمن مشاكل آلة Atwood وزينين متصلين بواسطة خيط معلق على جانبي البكرة. من أجل البساطة ، يُفترض أن الخيط والبكرة عديم الكتلة والاحتكاك ، وبالتالي اختصر المشكلة إلى تمرين في قوانين نيوتن للفيزياء. يتطلب حل مشكلة آلة Atwood أن تحسب تسارع نظام الأوزان. يتم تحقيق ذلك باستخدام قانون نيوتن الثاني: القوة تساوي الكتلة مضروبة في التسارع. تكمن صعوبة مشاكل آلة Atwood في تحديد قوة الشد على الوتر.
ارسم الأسهم المنبثقة من الأوزان التي تمثل القوى المؤثرة عليها. كلا الأوزان لهما قوة شد "T" تسحب ، بالإضافة إلى قوة الجاذبية التي تسحب لأسفل. قوة الجاذبية تساوي الكتلة (المسمى "m1" للوزن 1 و "m2" للوزن 2) للوزن ضرب "g" (تساوي 9.8). لذلك ، فإن قوة الجاذبية على الوزن الأخف هي m1_g ، والقوة المؤثرة على الوزن الثقيل هي m2_g.
احسب صافي القوة المؤثرة على الوزن الأخف. القوة الكلية تساوي قوة الشد مطروحًا منها قوة الجاذبية ، لأنهما يسحبان في اتجاهين متعاكسين. بمعنى آخر ، صافي القوة = قوة الشد - م 1 * ز.
احسب صافي القوة المؤثرة على الوزن الثقيل. القوة الكلية تساوي قوة الجاذبية مطروحًا منها قوة الشد ، لذا صافي القوة = m2 * g - قوة الشد. في هذا الجانب ، يُطرح التوتر من الكتلة مضروبة في الجاذبية وليس العكس ، لأن اتجاه التوتر يكون معاكساً على جانبي البكرة. هذا منطقي إذا كنت تفكر في الأوزان والخيط الموضوعة أفقيًا - الشد يسحب في اتجاهين متعاكسين.
البديل (قوة الشد - m1_g) في صافي القوة في المعادلة صافي القوة = m1_acceleration (ينص قانون نيوتن الثاني على أن القوة = تسارع الكتلة * ؛ سيتم تسمية التسارع "a" من هنا فصاعدًا). قوة الشد - m1_g = m1_a ، أو التوتر = m1_g + m1_a.
استبدل معادلة الشد من الخطوة 5 في المعادلة من الخطوة 4. صافي القوة = m2_g - (m1_g + m1_a). وفقًا لقانون نيوتن الثاني ، صافي القوة = m2_a. بالتعويض ، m2_a = m2_g - (m1_g + m1_a).
أوجد تسارع النظام عن طريق إيجاد: a_ (m1 + m2) = (m2 - m1) _g ، لذا a = ((m2 - m1) * g) / (m1 + m2). بعبارة أخرى ، العجلة تساوي 9.8 أضعاف الفرق بين الكتلتين ، مقسومًا على مجموع الكتلتين.