Sådan løses problemer med Atwood-maskine

Atwood-maskinproblemer involverer to vægte forbundet med en streng, der er hængt på modsatte sider af en remskive. Af hensyn til enkelheden antages snor og remskive at være masseløs og friktionsfri, hvilket reducerer problemet til en øvelse i Newtons fysiske love. At løse Atwood-maskinproblemet kræver, at du beregner accelerationen af ​​vægtsystemet. Dette opnås ved hjælp af Newtons 2. lov: Kraft er lig med massetider acceleration. Vanskeligheden ved Atwood-maskinproblemer ligger i at bestemme spændingskraften på strengen.

Tegn pile, der stammer fra vægtene, der repræsenterer de kræfter, der virker på dem. Begge vægte har en spændingskraft "T", der trækker op, såvel som tyngdekraften, der trækker ned. Tyngdekraften er lig med massen (mærket "m1" for vægt 1 og "m2" for vægt 2) af vægt gange "g" (lig med 9,8). Derfor er tyngdekraften på den lettere vægt m1_g, og kraften på den tungere vægt er m2_g.

Beregn nettokraften, der virker på den lettere vægt. Nettokraften er lig med spændingskraften minus tyngdekraften, da de trækker i modsatte retninger. Med andre ord, nettokraft = spændingskraft - m1 * g.

instagram story viewer

Beregn nettokraften, der virker på den tungere vægt. Nettokraften er lig med tyngdekraften minus spændingskraften, så Nettokraft = m2 * g - Spændingskraft. På denne side trækkes spænding fra massetider tyngdekraften snarere end omvendt, fordi spændingsretningen er modsat på modsatte sider af remskiven. Dette giver mening, hvis du overvejer vægten og snoren lagt horisontalt - spændingen trækker i modsatte retninger.

Stedfortræder (spændingskraft - m1_g) ind for nettokraften i ligningen nettokraft = m1_acceleration (Newtons 2. lov siger, at Kraft = masse * acceleration; acceleration vil blive mærket "a" herfra). Spændingskraft - m1_g = m1_a eller Spænding = m1_g + m1_a.

Erstat ligningen for spænding fra trin 5 til ligningen fra trin 4. Nettokraft = m2_g - (m1_g + m1_a). Ved Newtons 2. lov er Net Force = m2_a. Ved erstatning, m2_a = m2_g - (m1_g + m1_a).

Find systemets acceleration ved at løse for a: a_ (m1 + m2) = (m2 - m1) _g, så a = ((m2 - m1) * g) / (m1 + m2). Med andre ord er accelerationen lig med 9,8 gange forskellen mellem de to masser divideret med summen af ​​de to masser.

Teachs.ru
  • Del
instagram viewer