Введение
Демонстрация в классе, используемая для иллюстрации принципов классической механики. Машина Атвуда (или аппарат Атвуда) была изобретена в 1784 году английским математиком Джорджем Атвудом как лабораторный эксперимент для проверки механических законов движения с постоянным ускорением. Аппарат Атвуда – распространенная демонстрация в классе, используемая для иллюстрации принципов классической механики. Идеальный аппарат Атвуда состоит из двух тел массы m1 и m2, соединенных нерастяжимой нитью, перекинутой через идеальный шкив без массы. Оба тела испытывают постоянное ускорение. Когда m1 = m2, аппарат находится в состоянии нейтрального равновесия, независимо от положения грузов.
The Atwood machine (or Atwood's machine) was invented in 1784 by the English mathematician George Atwood as a laboratory experiment to verify the mechanical laws of motion with constant acceleration. Atwood's machine is a common classroom demonstration used to illustrate principles of classical mechanics. The ideal Atwood machine consists of two objects of mass m1 and m2, connected by an inextensible massless string over an ideal massless pulley. Both masses experience uniform acceleration. When 1=m1 = m2, the machine is in neutral equilibrium regardless of the position of the weights.
Практические реализации
На оригинальных иллюстрациях Атвуда показана ось главного шкива, опирающаяся на ободы четырех других колес, чтобы минимизировать силы трения в подшипниках. Многие исторические реализации этой машины следуют такому же принципу. Лифт с противовесом приближается к идеальной машине Атвуда и тем самым освобождает приводной двигатель от необходимости удерживать кабину лифта — ему требуется преодолевать лишь разницу в весе и инерцию двух масс. Тот же принцип используется в фуникулерах с двумя соединенными вагонами на наклонных путях, а также в лифтах Эйфелевой башни, где кабины уравновешивают друг друга. Лыжные подъемники — еще один пример, где кабины (гондолы) движутся по замкнутой (непрерывной) системе шкивов вверх и вниз по склону. Лыжный подъемник аналогичен лифту с противовесом, но с дополнительной удерживающей силой, создаваемой тросом в вертикальной плоскости, что позволяет совершать работу как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Лодочные шлюзы — это еще один тип лифтовой системы с противовесом, приближающийся к машине Атвуда.