Máquina de Atwood
La máquina Atwood es un dispositivo diseñado para el estudio de la caída libre por George Atwood , y mejorado durante mucho tiempo para acercarse a una caída real, posiblemente colocándolo en un tubo de Newton .
La ventaja de la invención es eludir la brevedad del tiempo de viaje reduciendo la aceleración de las masas y permitir así la medición del tiempo transcurrido de una manera mucho mejor que los planos inclinados ya probados por Galileo .
Principio
En una polea, un cable conecta dos masas y ( ).
Si las masas son iguales y el sistema está estacionario, permanecerá en equilibrio.
Si una de las masas es mayor ( por ejemplo), su peso impulsa el movimiento, pero la masa frena la caída de .
Uso educativo
La máquina de Atwood se ha utilizado a menudo para permitir a los estudiantes verificar la "relación fundamental de la dinámica" (segunda ley de Newton) y / o la conservación de la energía mecánica.
Si las masas de la polea y el alambre son despreciables en comparación con la suma de las masas suspendidas, si las fuerzas de fricción son despreciables en comparación con la diferencia en sus pesos, y si descuidamos la elasticidad del alambre, vemos que la masa es más pesada m 2 cae con aceleración reducida a :
donde a < g .
Principio fundamental de la dinámica de traslación aplicada a m 1 : T - m 1 ⋅ g = m 1 ⋅ a PFDT aplicado a m 2 : m 2 ⋅ g - T '= m 2 ⋅ a El valor de a es el mismo porque se supone que el cable es inextensible. T ≈ T 'porque la inercia de la polea es insignificante.Dibujamos un .
Este resultado se puede interpretar de una manera simplificadora diciendo que la fuerza “global” es ( m 2 - m 1 ) ⋅ gy la masa “global” es ( m 1 + m 2 ). Este resultado se obtiene de forma más rigurosa recurriendo al teorema de energía cinética-potencia que da ( m 1 + m 2 ) ⋅ a ⋅ v = m 2 ⋅ g ⋅ v - m 1 ⋅ g ⋅ v + O, porque las otras fuerzas son despreciable.