Atvuda mašīnu problēmas ir saistītas ar diviem svariem, kurus savieno virkne, kas karājas skriemeļa pretējās pusēs. Vienkāršības labad tiek pieņemts, ka aukla un skriemelis ir bez masas un berzes, tāpēc problēmu samazina līdz vingrinājumam Ņūtona fizikas likumos. Lai atrisinātu Atvuda mašīnas problēmu, jums jāaprēķina svaru sistēmas paātrinājums. Tas tiek sasniegts, izmantojot Ņūtona otro likumu: Spēks ir vienāds ar masas un paātrinājuma reizinājumu. Atvuda mašīnu problēmu grūtības slēpjas spriegojuma spēka noteikšanā uz auklas.
Zīmējiet bultiņas, kas izriet no atsvariem, kas attēlo spēkus, kas uz tiem iedarbojas. Abiem svariem ir pievilkšanas spēks "T", kā arī gravitācijas spēks, kas velk uz leju. Smaguma spēks ir vienāds ar svara reizinājumu ar “g” (kas apzīmēts ar “m1” 1. svaram un “m2” 2. svaram) (reizināts ar 9.8). Tāpēc gravitācijas spēks uz mazāku svaru ir m1_g, bet spēks uz lielāku svaru ir m2_g.
Aprēķiniet tīro spēku, kas iedarbojas uz mazāku svaru. Neto spēks ir vienāds ar spriedzes spēku, atņemot gravitācijas spēku, jo tie velk pretējos virzienos. Citiem vārdiem sakot, Neto spēks = Spriegojuma spēks - m1 * g.
Aprēķiniet tīro spēku, kas iedarbojas uz lielāko svaru. Neto spēks ir vienāds ar gravitācijas spēku, atņemot spriedzes spēku, tāpēc Neto spēks = m2 * g - Spriegojuma spēks. Šajā pusē spriedze tiek atņemta no masas un gravitācijas reizes, nevis otrādi, jo spriegojuma virziens ir pretējs skriemeļa pretējās pusēs. Tam ir jēga, ja ņemat vērā horizontāli izklāstītos svarus un virkni - spriedze velk pretējos virzienos.
Neto spēkam vienādojumā neto spēks = m1_paātrinājums aizstāj (spriegojuma spēks - m1_g) (Ņūtona 2. likums nosaka, ka Spēks = masa * paātrinājums; paātrinājums turpmāk tiks apzīmēts ar "a"). Spriegojuma spēks - m1_g = m1_a vai Spriegojums = m1_g + m1_a.
5. pakāpes spriegojuma vienādojumu aizstāj ar 4. darbības vienādojumu. Neto spēks = m2_g - (m1_g + m1_a). Saskaņā ar Ņūtona 2. likumu Neto spēks = m2_a. Aizstājot, m2_a = m2_g - (m1_g + m1_a).
Atrodiet sistēmas paātrinājumu, atrisinot a: a_ (m1 + m2) = (m2 - m1) _g, tātad a = ((m2 - m1) * g) / (m1 + m2). Citiem vārdiem sakot, paātrinājums ir vienāds ar 9,8 reizinājumu ar divu masu starpību, dalot ar divu masu summu.