Was ist die Atwood-Maschine?
Die Atwood-Maschine wurde konstruiert, um bestimmte Bewegungsgesetze unter Laborbedingungen zu demonstrieren und zu verifizieren. Die Maschine ist nach dem Mann benannt, der sie erfunden und gebaut hat: Reverend George Atwood. Die Atwood-Maschine besteht im Wesentlichen aus zwei Massen, die an einer Schnur über einer Riemenscheibe aufgehängt sind, und wird verwendet, um den Zustand konstanter Beschleunigung anzuzeigen, den beide Massen erfahren, wenn sich die Massen nicht gleichen. Heutzutage wird jede Maschine, die auf ähnliche Weise für diesen Zweck konstruiert wurde, immer noch Atwood-Maschine genannt, und Maschinen dieses Typs werden im Unterricht immer noch häufig verwendet, um bestimmte physikalische Gesetze zu demonstrieren.
Durch Anwendung des zweiten Newtonschen Bewegungsgesetzes kann berechnet werden, dass, wenn die beiden an einer Schnur über einer Riemenscheibe aufgehängten Massen ungleich sind, eine Beschleunigung auftritt, wenn die größere Masse nach unten fällt und die kleinere Masse nach oben gezogen wird, und dass diese Beschleunigung konstant ist für beide Massen. Dies würde unter idealen Bedingungen geschehen und berücksichtigt nicht die Reibung oder die Neigung eines Fadens oder Drahtes, sich zu dehnen. Diese beiden Faktoren können berechnet und in die gemessenen Beobachtungen einer Demonstration dieses Gesetzes unter Verwendung einer Atwood-Maschine einbezogen werden.
Der Grundaufbau einer Atwood-Maschine ist einfach. Ein vertikaler Ständer mit einer an einem Arm montierten Riemenscheibe ermöglicht es, die beiden Massen an einer einzelnen Schnur an der Riemenscheibe aufzuhängen. Die Riemenscheibe kann auf jede Art und Weise montiert werden, solange die Saiten vertikal hängen. In der Originalversion und bei den meisten anderen Maschinen dieses Typs ist die Riemenscheibe so montiert, dass ihre Achse aufliegt und von bis zu vier weiteren umgeben ist Räder, um die Reibung so gering wie möglich zu halten. Jede Version von Atwoods Maschine kann auch die von jeder Masse während der Demonstration oder des Experiments zurückgelegte Distanz messen.
Die Maschine bietet Studenten und Wissenschaftlern die Möglichkeit, durch Demonstration zu bestätigen und Newtons zweites Bewegungsgesetz und andere Prinzipien der Physik und Mechanik besser zu verstehen. Die zwei Massen, die zum Beispiel an den Enden der Schnur aufgehängt werden sollen, bewegen sich nicht von selbst, solange sie gleich sind. Wenn Sie eine der Massen so ändern, dass sie nicht gleich sind, beschleunigt die eine nach oben und die andere nach unten, und zwar mit einer gleichen und konstanten Geschwindigkeit, die sich unabhängig von der Größe einer der beiden Massen nicht ändert. Eine sehr große Masse und eine sehr kleine Masse beschleunigen beide mit der gleichen konstanten Geschwindigkeit wie zwei Massen, die sich nur geringfügig unterscheiden, und diese Maschine ermöglicht es, diese Tatsache unter Laborbedingungen zu demonstrieren.