2. Описание прибора

М ашина Атвуда состоит из прикреплённой к основанию металлической трубки – штатив А, на которой нанесена миллиметровая шкала. На верхнем конце трубки имеется алюминиевый блок В, вращающийся с малым трением. Через блок перекинута тонкая нить с грузами С и С₁ одинаковой массы m = (60 + 0,01)г . Масса грузов С и С₁ может быть увеличена добавочными небольшими грузами (перегрузками) Д. Если на груз С положить один из этих перегрузков массы m₁ , то вся система начнёт двигаться равноускоренно. На стержне А (рис.2) имеется три кронштейна: нижний (Е) – неподвижный, средний с кольцевой платформой (F) и верхний (G) – подвижные, которые можно перемещать вдоль штанги и фиксировать в любом положении, устанавливая таким образом длину пути, равномерно ускоренного и равномерного движений. Все кронштейны имеют указатели положения, а верхний кронштейн – дополнительную черту, облегчающую точное согласование нижней грани верхнего (основного) грузика С с определённым началом пути движения. На среднем кронштейне кроме кольцевой платформы закреплён фотоэлектрический датчик.

В тот момент, когда кольцевая платформа снимает с большого груза С дополнительный грузик Д, фотоэлектрический датчик формирует электрический импульс, сигнализирующий о начале равномерного движения больших грузов С и С₁.

Оптическая ось фотоэлектрического датчика (черта на его корпусе) находится на уровне указателя среднего кронштейна. Нижний кронштейн оснащён двумя платформами с резиновыми амортизаторами, в которые ударяются завершающие своё движение грузики, а также фотоэлектрическим датчиком с оптической осью на уровне указателя положения кронштейна. Фотоэлектрический датчик вырабатывает импульс напряжения, сигнализирующий о конце равномерного движения. Система грузов может удерживаться в состоянии покоя с помощью специальной фракционной муфты, перемещающейся с помощью электромагнита.

Для измерения времени t равномерного движения и управления фрикционной муфтой прибор имеет электронный блок К, в состав которого входит миллисекундомер и система управления электромагнитом.

Включение электронного блока осуществляется нажатием клавиши "сеть". При нажатии на клавишу "сброс" происходит "обнуление" табло миллисекундомера. В исходном состоянии система заторможена посредством фрикционной муфты. Груз С устанавливают в исходное состояние: его нижняя грань должна быть на уровне горизонтальной черты на верхнем кронштейне. При нажатии на клавишу "пуск" происходит освобождений системы (разрывается цепь питания электромагнита), и генерируется импульс, дающий разрешение на включение таймера от импульса, который будет выработан фотоэлектрическим датчиком на среднем кронштейне в момент снятия с груза С дополнительного грузика Д.

Импульс от нижнего фотоэлектрического датчика останавливает работу миллисекундомера; результат высвечивается на табло. При этом снова замыкается цепь питания электромагнита и система затармаживается фрикционной муфтой.

Пусть грузы С – С₁ проходят равноускорено путь S₁ с ускорением а в течение времени t₁ , тогда

(10)

Скорость в конце пути будет

 =at₁ (11)

Тогда, если тела С – С₁ двигаются затем равномерно со скоростью  и проходят путь S₂ за время t₂ , то есть

S₂ =  t₂ , (12)

то из уравнений (3), (10) – (12) можно получить следующее соотношение:

(13)

где m₁ – сумма масс объёмных грузов Д, находящихся на основном грузе С

Полученное соотношение (13) проверяется экспериментально.