Les problèmes de la machine Atwood impliquent deux poids reliés par une ficelle suspendue sur les côtés opposés d'une poulie. Par souci de simplicité, la corde et la poulie sont supposées être sans masse et sans friction, réduisant ainsi le problème à un exercice des lois de la physique de Newton. Résoudre le problème de la machine Atwood nécessite que vous calculiez l'accélération du système de poids. Ceci est réalisé en utilisant la 2ème loi de Newton: la force est égale à la masse multipliée par l'accélération. La difficulté des problèmes de la machine Atwood réside dans la détermination de la force de tension sur la corde.
Dessinez des flèches émanant des poids représentant les forces agissant sur eux. Les deux poids ont une force de tension "T" tirant vers le haut, ainsi que la force gravitationnelle tirant vers le bas. La force de gravité est égale à la masse (notée "m1" pour le poids 1 et "m2" pour le poids 2) du poids multiplié par "g" (égal à 9,8). Par conséquent, la force gravitationnelle sur le poids le plus léger est m1_g et la force sur le poids le plus lourd est m2_g.
Calculez la force nette agissant sur le poids plus léger. La force nette est égale à la force de tension moins la force gravitationnelle, car ils tirent dans des directions opposées. En d'autres termes, force nette = force de traction - m1*g.
Calculez la force nette agissant sur le poids le plus lourd. La force nette est égale à la force gravitationnelle moins la force de tension, donc Force nette = m2*g - Force de tension. De ce côté, la tension est soustraite de la masse multipliée par la gravité plutôt que l'inverse car la direction de la tension est opposée sur les côtés opposés de la poulie. Cela a du sens si vous considérez les poids et la ficelle disposés horizontalement - la tension tire dans des directions opposées.
Remplacez (force de tension - m1_g) par la force nette dans l'équation force nette = m1_acceleration (la 2e loi de Newton stipule que Force = masse * accélération; l'accélération sera étiquetée "a" à partir de maintenant). Force de traction - m1_g = m1_a, ou Tension = m1_g + m1_a.
Remplacez l'équation de la tension de l'étape 5 par l'équation de l'étape 4. Force nette = m2_g - (m1_g + m1_a). D'après la 2e loi de Newton, Force nette = m2_a. Par substitution, m2_a = m2_g - (m1_g + m1_a).
Trouver l'accélération du système en résolvant pour a: a_(m1 + m2) = (m2 - m1)_g, donc a = ((m2 - m1)*g) / (m1 + m2). Autrement dit, l'accélération est égale à 9,8 fois la différence des deux masses, divisée par la somme des deux masses.