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阿特伍德機

指数 阿特伍德機

阿特伍德機(Atwood machine,又譯作阿特午德機或阿特午機),是由英國牧師、數學家兼物理學家的乔治·阿特伍德在1784年发表的《关于物体的直线运动和转动》一文中提出的,用於測量加速度及驗證運動定律的機械。此機械現在經常出現於學校教學中,用來解釋物理學的原理,尤其是力學。 一個理想的阿特伍德機包含兩個物體質量m1和m2,及由無重量、無彈性的繩子連結並包覆理想且無重量的滑輪。 當m_1.

目录

  1. 14 关系: 加速度力学力矩乔治·阿特伍德張力牧师物理学物理学家牛頓第二運動定律角加速度轉動慣量滑轮数学家拉格朗日力学

  2. 物理學實驗

加速度

加速度是物理学中的一个物理量,是一个矢量,主要应用于经典物理当中,一般用字母\mathbf表示,在国际单位制中的单位为米每二次方秒(\mathrm)。加速度是速度矢量對于时间的变化率,描述速度的方向和大小变化的快慢。 在经典力学中,牛顿第二定律说明了力和加速度成正比,這定律又稱為「加速度定律」。假設施加於物體的淨外力為零,則加速度為零,速度為常數,由於動量是質量與速度的乘積,所以動量守恆。在電動力學裏,呈加速度運動的帶電粒子會發射电磁辐射。.

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力学

力学是物理学的一个分支,主要研究能量和力以及它们与物体的平衡、变形或运动的关系。.

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力矩

在物理学裏,作用力促使物體繞著轉動軸或支點轉動的趨向,稱為力矩(torque),也就是扭转的力。转动力矩又称为转矩。力矩能够使物体改变其旋转运动。推擠或拖拉涉及到作用力 ,而扭转則涉及到力矩。如图右,力矩\boldsymbol\,\!等於径向向量\mathbf\,\!与作用力\mathbf\,\!的叉积。 簡略地说,力矩是一種施加於好像螺栓或飛輪一類的物體的扭轉力。例如,用扳手的開口箝緊螺栓或螺帽,然後轉動扳手,這動作會產生力矩來轉動螺栓或螺帽。 根據国际单位制,力矩的单位是牛顿\cdot米。本物理量非能量,因此不能以焦耳(J)作單位;根據英制单位,力矩的单位则是英尺\cdot磅。力矩的表示符号是希腊字母\boldsymbol\,\!,或\mathbf\,\!。 力矩與三個物理量有關:施加的作用力\mathbf\,\!、從轉軸到施力點的位移向量\mathbf\,\!、兩個向量之間的夾角\theta\,\!。力矩\boldsymbol\,\!以向量方程式表示為 力矩的大小.

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乔治·阿特伍德

乔治·阿特伍德(George Atwood ,),英格兰数学家、国际象棋棋手。他曾发明了一种装置来展现恒定的加速度与牛顿第二定律的影响,后世称为阿特伍德机,他曾与当时多名国际象棋高手对局,并违反当时习惯地将对局记载下来,称为重要的研究资料。.

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張力

張力(tension)乃是由一拉長、伸展的弦對施力者所做的反作用力。張力與弦的長度平行,方向朝弦 由於張力是力的一種,因此它的單位如同力,SI制是kg·m/s²。 張力也存在於弦的內部:若考慮把弦分成兩個部分,則張力便是這兩個部分互相對彼此作用(拉扯對方)的力。張力的大小決定弦是否斷裂,因此張力也是振动(參見vibrating string)的性質之一,而弦樂器則是靠調整弦的張力來調整其音高,並藉由震動弦發出聲響。 通常將弦繃緊,則張力也會增加。在拉長的長度夠小時,虎克定律可以描述這個力的大小。 在狹義相對論中的似弦物體(例如在一些模型中與夸克作用的弦)或現代弦論中的弦裡也討論張力。我們藉由這些弦的世界面(world sheet)分析這些弦,它們的能量通常與它們的長度成正比。在這些弦中的張力與它的伸長量無關。.

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牧师

牧師是指基督教的團體中,專職負責帶領及照顧其他基督徒的神职人员。聖經原文的用字就是牧羊人之意。雖然天主教會也有類似的職位,但「牧師」一词在中文语境中特指新教的基層神職人員。.

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物理学

物理學(希臘文Φύσις,自然)是研究物質、能量的本質與性質,以及它們彼此之間交互作用的自然科學。由於物質與能量是所有科學研究的必須涉及的基本要素,所以物理學是自然科學中最基礎的學科之一。物理學是一種實驗科學,物理學者從觀測與分析大自然的各種基於物質與能量的現象來找出其中的模式。這些模式(假說)稱為「物理理論」,經得起實驗檢驗的常用物理理論稱為物理定律,直到有一天被證明是有錯誤為止(具可否證性)。物理學是由這些定律精緻地建構而成。物理學是自然科學中最基礎的學科之一。化學、生物學、考古學等等科學學術領域的理論都是建構於這些物理定律。 物理學是最古老的學術之一。物理學、化學、生物學等等原本都歸屬於自然哲學的範疇,直到十七世紀至十九世紀期間,才漸漸地從自然哲學中分別成長為獨立的學術領域。物理學與其它很多跨領域研究有相當的交集,如量子化學、生物物理學等等。物理學的疆界並不是固定不變的,物理學裡的創始突破時常可以用來解釋這些跨領域研究的基礎機制,有時還會開啟嶄新的跨領域研究。 通過創建新理論與發展新科技,物理學對於人類文明有極為顯著的貢獻。例如,由於電磁學的快速發展,電燈、電動機、家用電器等新產品纷纷涌现,人類社會的生活水平也得到大幅提升。由於核子物理學日趨成熟,核能發電已不再是藍圖構想,但其所引致的安全問題也使人們意識到地球環境、生態與人類的脆弱渺小。.

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物理学家

物理學家是指受物理學訓練、並以探索物質世界的組成和運行規律(即物理學)為目的科學家。研究範疇可細至構成一般物質的微細粒子,大至宇宙的整體,不同的範圍都會有相對的專家。對應於物理學分為理論物理學和實驗物理學,物理学家也可以分為理論物理學家和實驗物理學家。物理學中理論和實驗都是必不可缺的组成部分,所以有时候這樣的分類很難界定,只不過在一個物理學家更偏重理論的情况下,被稱為理論物理學家的例子包括爱因斯坦、海森堡、狄拉克、埃爾溫·薛丁格、尼爾斯·波耳、楊振寧等;而若偏重實驗,則稱為實驗物理學家,例如艾薩克·牛頓、法拉第、亨利·貝克勒、尼古拉·特斯拉、馬克斯·馮·勞厄、約瑟夫·湯姆森、歐內斯特·勞倫斯、吳健雄、威廉·肖克利、朱棣文等。.

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牛頓第二運動定律

牛頓第二運動定律(Newton's second law of motion)闡明,物體的加速度與所受的凈力成正比,與質量成反比,物體的加速度與凈力同方向。 牛頓第二定律亦可以表述為「物体的动量对时间的变化率和所受外力成正比」。即动量对时间的一阶导数等于外力。.

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角加速度

角加速度是角速度隨時間的變化率。在國際單位制中,單位是“弧度/秒平方”,通常是用希臘字母\mathbf\,\!來表示。.

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轉動慣量

在经典力學中,轉動慣量又稱慣性矩(Moment of inertia),通常以I表示,國際單位制為·。轉動慣量是一個物體對於其旋轉運動的慣性大小的量度。一個剛體對於某轉軸的轉動慣量決定了對於這物體繞著這轉軸進行某種角加速度運動所需要施加的力矩。轉動慣量在转动動力學中的角色相當於線性動力學中的質量,描述角動量、角速度、力矩和角加速度等數個量之間的關係。.

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滑轮

在力學裏,典型的滑輪(pulley)是可以繞著中心軸旋轉的圓輪。在圓輪的圓周面具有凹槽,將繩索纏繞於凹槽,用力牽拉繩索兩端的任一端,則繩索與圓輪之間的摩擦力會促使圓輪繞著中心軸旋轉。按滑輪中心軸的位置是否移動,可將滑輪分為「定滑輪」、「動滑輪」;定滑輪的中心軸固定不動,動滑輪的中心軸可以移動。滑輪主要的功能是牽拉負載、改變施力方向、傳輸功率等等。多個滑輪共同組成的機械稱為「滑輪組」,或「複式滑輪」。滑輪組的機械利益較大,可以牽拉較重的負載。滑輪也可以成為chain drive或帶傳動的組件,將功率從一個旋轉軸傳輸到另一個旋轉軸。.

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数学家

数学家是指一群對數學有深入了解的的人士,將其知識運用於其工作上(特別是解決數學問題)。數學家專注於數、數據、邏輯、集合、結構、空間、變化。 專注於解決純數學(基础数学)領域以外的問題的數學家稱為應用數學家,他們運用他們的特殊數學知識與專業的方法解決許多在科學領域的顯著問題。因為專注於廣泛領域的問題、理論系統、定點結構。應用數學家經常研究與制定數學模型.

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拉格朗日力学

拉格朗日力学(Lagrangian mechanics)是分析力学中的一种,于1788年由約瑟夫·拉格朗日所创立。拉格朗日力学是对经典力学的一种的新的理论表述,着重于数学解析的方法,並運用最小作用量原理,是分析力学的重要组成部分。 经典力学最初的表述形式由牛顿建立,它着重於分析位移,速度,加速度,力等矢量间的关系,又称为矢量力学。拉格朗日引入了广义坐标的概念,又运用达朗贝尔原理,求得与牛顿第二定律等价的拉格朗日方程。不仅如此,拉格朗日方程具有更普遍的意义,适用范围更广泛。还有,选取恰当的广义坐标,可以大大地简化拉格朗日方程的求解过程。.

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另见

物理學實驗

亦称为 阿特午機。