Техника - молодёжи 1934-04, страница 61

Занимательная

механика

%

АТВУДОВА МАШИНА

В курсах механики теоретически доказывается, что всякое тело, падающее в пустоте, увеличивает скорость своего падения каждую секунду на 9,81 iM.

Эта величина — 9,81 м в секунду—называется ускорением силы земного тяготения и условно обозначается буквой д.

Бели обозначить буквой v скорость, которую приобретает падающее в пустоте тело через t секунд после начала своего падения, то скорость эта может быть вычислена по формуле:

v — gt.

Если бы мы смогли в какой-ми-будь момент падения тела прекратить действие земного притяжения, то, начиная с этого момента, тело начало бы падать уже не ускоренно, а равномерно, т. е. начиная с этого момента, скорость его уже перестала бы увеличиваться.

Но как проверить эти законы?

Производить наблюдение над свободно падающими телами очень трудно, так как придется иметь дело с большими скоростями.

В текущем году исполняется ровно 150 лет со дня изобретения очень простого и очень остроумного прибора, .который был сделан английским физиком Атвудом для проверки законов свободного падения тел.

Прибор Атвуда построен на основании закона механики, согласно которому ускорение движения лю-

« гр \пг

qp-a

Рис. I

бого движущегося тела есть величина, прямо пропорциональная силе, приложенной к этому телу, и обратно пропорциональная его массе.

Для падающих тел такой силой является их вес, т. е. сила притяжения к земле.

Атвудова машина построена таким образам, что дает возможность, не меняя массы движущихся тел. менять силу их притяжения к земле. Достигается это следующим образом (рис. 1).

Через валик А перекинут шнурок, на .котором подвешены 2 гири, скажем, по 1 кг. Так как гири равны друг другу, то они будут висеть неподвижно в любом положении. Если теперь на левую гирю положить груз, уравновешивающий сопротивление трения в блоке, а сверху еще положить палочку весом в 10 г, то вся система придет в движение. Левая гиря начнет опускаться, а правая — подниматься.

Опрашивается, будет ли падение левой гири происходить с ускорением свободно падающего тела, равным 9,81 м в секунду?

Разумеется, нет, потому что двигаться будут две гири по 1 кг (весом груза, уравновешивающего силу трения, мы для простоты расчетов принебрегаем), а приводиться в движение они будут не силой веса этих двух килограммов, а силой веса только добавочного груза в 10 г, т. е. силой в 200 раз меньшей силы, которая действовала бы на наши пири при свободном падении.

Ускорение, с которым эти массы будут двигаться, во столько же раз меньше ускорения свободно падающих тел, во сколько сила, действующая на эти массы, меньше силы веса этих масс.

Взявши гири указанных выше размеров, мы должны получить ускорение, в 200 раз меньшее ускорения силы земного притяжения, т. е. не 9,81 м в секунду, а только (приблизительно) 4,9 см в секунду.

Имея дело уже с таким ускорением, можно очень легко проверить законы свободного падения. Рекомендуем нашим читателям самим построить Атвудову машину. Ее можно сделать следующим образом (рис. 2).

На доске Д длиною не менее 1 м укрепляется ролик а таким образом, чтобы он мог легко вращаться. Желательно, чтобы диаметр .ролика был не менее 100 мм.

Рис. 2