Краткая теория эксперимента

Основной закон динамики поступательного движения (второй закон Ньютона): если на тело массой действует сила , то это тело приобретает ускорение , величина которого прямо пропорциональна величине действующей силы и обратно пропорциональна массе данного тела.

Согласно этому закону для какого-либо тела с неизменной массой величина ускорения линейно зависит от величины действующей силы , то есть . Линейная зависимость величины ускорения от величины действующей силы может быть проверена экспериментально с помощью «машины Атвуда» (рис.1).

Рис.1. Принципиальная схема «машины Атвуда»

Через легкий блок перекинута тонкая нить, на концах которой подвешены грузы массой M каждый. На левый и правый грузы помещают перегрузки массами и , причем ¹ (например, ). В этом случае система грузов массой придет в движение.

Результирующая сила, вызывающая ускорение движения этой системы грузов, равна разности сил тяжести перегрузков m₁ и m₂, лежащих на правом и левом грузах M: . Это выражение справедливо, если пренебречь массой блока и трением в оси блока (в этом случае силы натяжения для нитей слева и справа одинаковы по величине). Изменяя массы перегрузков m₁ и m₂ так, чтобы их сумма сохранялась и соответственно сохранялась масса всей системы грузов , получим несколько значений силы , вызывающей ускорение системы. Для каждого значения силы определим ускорение движения и найдем зависимость величины от величины . Величину ускорения грузов можно определить опытным путем с помощью формулы , полученной из , где h – путь, пройденный телом за время t после начала равноускоренного движения с ускорением .

По зависимости величины ускорения для системы грузов массой от величины результирующей силы проверим справедливость 2-го закона Ньютона.