Τα προβλήματα της μηχανής Atwood περιλαμβάνουν δύο βάρη που συνδέονται με ένα κορδόνι που κρέμεται στις αντίθετες πλευρές μιας τροχαλίας. Για λόγους απλότητας, η συμβολοσειρά και η τροχαλία θεωρείται ότι είναι μαζικά και χωρίς τριβές, μειώνοντας έτσι το πρόβλημα σε μια άσκηση στους νόμους της Φυσικής του Νεύτωνα. Η επίλυση του προβλήματος της μηχανής Atwood απαιτεί να υπολογίσετε την επιτάχυνση του συστήματος των βαρών. Αυτό επιτυγχάνεται χρησιμοποιώντας τον 2ο νόμο του Νεύτωνα: Η Δύναμη ισούται με την επιτάχυνση της μάζας. Η δυσκολία των προβλημάτων της μηχανής Atwood έγκειται στον προσδιορισμό της δύναμης τάσης στο νήμα.
Σχεδιάστε βέλη που προέρχονται από τα βάρη που αντιπροσωπεύουν τις δυνάμεις που ενεργούν πάνω τους. Και τα δύο βάρη έχουν μια δύναμη τάνυσης "Τ" προς τα πάνω, καθώς και τη βαρυτική δύναμη που τραβά προς τα κάτω. Η δύναμη της βαρύτητας είναι ίση με τη μάζα (με την ένδειξη "m1" για το βάρος 1 και "m2" για το βάρος 2) των χρόνων βάρους "g" (ίσο με 9,8). Επομένως, η βαρυτική δύναμη στο ελαφρύτερο βάρος είναι m1_g και η δύναμη στο βαρύτερο βάρος είναι m2_g.
Υπολογίστε την καθαρή δύναμη που ενεργεί στο ελαφρύτερο βάρος. Η καθαρή δύναμη είναι ίση με τη δύναμη τάσης μείον τη βαρυτική δύναμη, καθώς τραβούν σε αντίθετες κατευθύνσεις. Με άλλα λόγια, Καθαρή δύναμη = Δύναμη έντασης - m1 * g.
Υπολογίστε την καθαρή δύναμη που ενεργεί στο βαρύτερο βάρος. Η καθαρή δύναμη είναι ίση με τη βαρυτική δύναμη μείον τη δύναμη έντασης, έτσι η καθαρή δύναμη = m2 * g - Δύναμη έντασης. Σε αυτήν την πλευρά, η ένταση αφαιρείται από τη μάζα φορές τη βαρύτητα και όχι το αντίστροφο επειδή η κατεύθυνση της έντασης είναι αντίθετη στις αντίθετες πλευρές της τροχαλίας. Αυτό έχει νόημα αν λάβετε υπόψη τα βάρη και τη χορδή που ορίζονται οριζόντια - η ένταση τραβά προς αντίθετες κατευθύνσεις.
Αντικαταστάτης (δύναμη τάσης - m1_g) για την καθαρή δύναμη στην εξίσωση καθαρή δύναμη = m1_acceleration (2ος νόμος του Νεύτωνα δηλώνει ότι Δύναμη = μάζα * επιτάχυνση; η επιτάχυνση θα φέρει την ένδειξη "a" από εδώ και πέρα. Δύναμη έντασης - m1_g = m1_a ή ένταση = m1_g + m1_a.
Αντικαταστήστε την εξίσωση για ένταση από το Βήμα 5 στην εξίσωση από το Βήμα 4. Καθαρή δύναμη = m2_g - (m1_g + m1_a). Με τον 2ο νόμο του Νεύτωνα, Net Force = m2_a. Με αντικατάσταση, m2_a = m2_g - (m1_g + m1_a).
Βρείτε την επιτάχυνση του συστήματος επιλύοντας a: a_ (m1 + m2) = (m2 - m1) _g, έτσι a = ((m2 - m1) * g) / (m1 + m2). Με άλλα λόγια, η επιτάχυνση ισούται με 9,8 φορές τη διαφορά των δύο μαζών, διαιρούμενη με το άθροισμα των δύο μαζών.