Mikä on Atwood -kone?

Atwood -kone on rakennettu osoittamaan ja tarkistamaan tietyt liikelait laboratorio -olosuhteissa. Kone on nimetty sen keksineen ja rakentavan miehen, pastori George Atwoodin mukaan. Atwood -kone koostuu pääasiassa kahdesta massasta, jotka on ripustettu narulle hihnapyörän päälle, ja sitä käytetään osoittamaan molempien massojen kokema vakiokiihtyvyys, kun massat eivät ole keskenään yhtä suuria. Nykyään mitä tahansa vastaavalla tavalla tähän tarkoitukseen rakennettua konetta kutsutaan edelleen Atwood -koneeksi, ja tämän tyyppisiä koneita käytetään edelleen yleisesti opetuksessa tiettyjen fysiikan lakien osoittamiseksi.

Soveltamalla Newtonin toista liikelakia voidaan laskea, että kun kaksi narulla ripustettua massaa hihnapyörän päälle ovat epätasaisia, kiihtyvyys johtuu siitä, että suurempi massa putoaa alas ja pienempi massa vedetään ylös ja että tämä kiihtyvyys on vakio molemmille massoille. Tämä tapahtuisi ihanteellisissa olosuhteissa, eikä siinä oteta huomioon kitkaa tai jonon tai langan taipumusta venyä. Molemmat näistä tekijöistä voidaan laskea ja ottaa huomioon mitattuina havaintoina tämän lain osoittamisesta Atwood -koneella.

Atwood -koneen perusrakenne on yksinkertainen. Pystysuora jalusta, johon on kiinnitetty hihnapyörä, mahdollistaa kahden massan ripustamisen hihnapyörästä yhdellä narulla. Hihnapyörä voidaan asentaa millä tahansa tavalla, kunhan narut riippuvat pystysuoraan, mutta alkuperäisessä versiossa ja useimmissa muissa tämän tyyppisissä koneissa hihnapyörä on asennettu niin, että sen akseli lepää ja sitä ympäröi jopa neljä muuta pyöriä pyrittäessä vähentämään kitkaa mahdollisimman paljon. Atwoodin koneen kaikissa versioissa on myös keinot mitata kunkin massan esittelyn tai kokeen aikana kuljettu matka.

Kone tarjoaa opiskelijoille ja tutkijoille mahdollisuuden vahvistaa esittelyn avulla ja ymmärtää paremmin Newtonin toista liikelakia sekä muita fysiikan ja mekaniikan periaatteita. Esimerkiksi kaksi massaa, jotka ripustetaan narun päistä, eivät liiku itsestään niin kauan kuin ne ovat tasa -arvoisia. Yhden massan muuttaminen siten, että ne eivät ole tasa -arvoisia, johtaa toiseen kiihtyvään ylöspäin ja toiseen alaspäin, sekä tasaisella että vakioisella nopeudella, joka ei muutu kummankaan massan koosta riippumatta. Erittäin suuri massa ja hyvin pieni massa kiihtyvät samalla vakionopeudella kuin kaksi vain vähän eroavaa massaa, ja tämä kone mahdollistaa tämän tosiasian osoittamisen laboratorio -olosuhteissa.