Problémy stroje Atwood zahrnují dvě závaží spojená provázkem zavěšeným na opačných stranách kladky. Kvůli jednoduchosti se předpokládá, že struna a kladka jsou bezhmotné a bez tření, čímž se problém redukuje na cvičení Newtonových fyzikálních zákonů. Řešení problému se strojem Atwood vyžaduje, abyste vypočítali zrychlení systému vah. Toho je dosaženo použitím 2. Newtonova zákona: Síla se rovná hromadné době zrychlení. Obtížnost problémů stroje Atwood spočívá v určení napínací síly na strunu.
Nakreslete šipky vycházející z vah představujících síly působící na ně. Obě závaží mají tahovou sílu „T“ táhnoucí nahoru, stejně jako gravitační sílu táhnoucí dolů. Gravitační síla se rovná hmotnosti (označené „m1“ pro hmotnost 1 a „m2“ pro hmotnost 2) hmotnosti krát „g“ (rovná 9,8). Proto je gravitační síla na lehčí váhu m1_g a síla na těžší váhu je m2_g.
Vypočítejte čistou sílu působící na lehčí váhu. Čistá síla se rovná tažné síle mínus gravitační síla, protože táhnou v opačných směrech. Jinými slovy, Čistá síla = Tažná síla - m1 * g.
Vypočítejte čistou sílu působící na větší váhu. Čistá síla se rovná gravitační síle minus tahová síla, takže Čistá síla = m2 * g - tahová síla. Na této straně se napětí odečítá spíše od hmotné gravitace než naopak, protože směr napětí je na opačných stranách kladky opačný. To dává smysl, pokud vezmete v úvahu váhy a provázek rozložené vodorovně - napětí táhne v opačných směrech.
Náhrada (tahová síla - m1_g) za čistou sílu v rovnici čistá síla = m1_akcelerace (Newtonův druhý zákon uvádí, že síla = hmotnost * zrychlení; zrychlení bude od této chvíle označeno „a“). Tažná síla - m1_g = m1_a nebo Tension = m1_g + m1_a.
Nahraďte rovnici napětí z kroku 5 rovnicí z kroku 4. Čistá síla = m2_g - (m1_g + m1_a). Podle Newtonova druhého zákona, Čistá síla = m2_a. Substitucí, m2_a = m2_g - (m1_g + m1_a).
Najděte zrychlení systému řešením pro a: a_ (m1 + m2) = (m2 - m1) _g, takže a = ((m2 - m1) * g) / (m1 + m2). Jinými slovy, zrychlení se rovná 9,8násobku rozdílu obou hmot děleno součtem obou hmot.