Wat is de Atwood-machine?
De Atwood-machine is gebouwd om bepaalde bewegingswetten onder laboratoriumomstandigheden aan te tonen en te verifiëren. De machine is vernoemd naar de man die hem heeft uitgevonden en gebouwd, de eerwaarde George Atwood. De Atwood-machine bestaat in wezen uit twee massa's opgehangen aan een touwtje over een katrol en wordt gebruikt om de toestand van constante versnelling aan te tonen die beide massa's ervaren wanneer de massa's niet gelijk zijn aan elkaar. Tegenwoordig wordt elke machine die op een vergelijkbare manier voor dit doel is gebouwd, nog steeds een Atwood-machine genoemd, en machines van dit type worden nog steeds vaak gebruikt in het onderwijs om bepaalde natuurwetten aan te tonen.
Door de tweede bewegingswet van Newton toe te passen, kan worden berekend dat wanneer de twee massa's die aan een touw over een riemschijf zijn opgehangen ongelijk zijn, versnelling het gevolg is als de grotere massa naar beneden valt en de kleinere massa omhoog wordt getrokken en dat deze versnelling constant zal zijn voor beide massa's. Dit is wat zou gebeuren onder ideale omstandigheden en houdt geen rekening met wrijving of de neiging van een string of draad om uit te rekken. Beide factoren kunnen worden berekend en verwerkt in alle gemeten waarnemingen van elke demonstratie van deze wet met behulp van een Atwood-machine.
De basisconstructie van een Atwood-machine is eenvoudig. Met een verticale standaard met een riemschijf die op een arm is gemonteerd, kunnen de twee massa's aan de riemschijf worden opgehangen door een enkele string. De riemschijf kan op elke manier worden gemonteerd, zolang de snaren verticaal hangen, maar in de oorspronkelijke versie en in de meeste andere machines van dit type, wordt de riemschijf zo gemonteerd dat de as erop rust en wordt omringd door maar liefst vier andere wielen, in een poging om de wrijving zoveel mogelijk te verminderen. Elke versie van Atwood's machine zal ook de middelen hebben om de afstand te meten die elke massa aflegde tijdens de demonstratie of het experiment.
De machine biedt een manier voor studenten en wetenschappers om te bevestigen door middel van demonstratie en om de tweede bewegingswet van Newton en andere fysische en mechanische principes beter te begrijpen. De twee massa's die bijvoorbeeld aan de uiteinden van de snaar worden opgehangen, bewegen niet vanzelf zolang ze gelijk zijn. Het veranderen van een van de massa's zodat ze niet gelijk zijn, zal resulteren in een versnelling naar boven en de andere naar beneden, zowel met een gelijke als constante snelheid die niet verandert ongeacht de grootte van een van de twee massa's. Een zeer grote massa en een zeer kleine massa zullen beide versnellen met dezelfde constante snelheid als twee massa's die slechts licht verschillen, en deze machine laat dit feit toe onder laboratoriumomstandigheden.