SOFIZMAT

Łukasz i Michał postanowili sprawdzić drugą zasadę dynamiki na torze powietrznym (by uniknąć tarcia). Zamontowali na torze układ widoczny na rysunku.

Układ ten składa się z wózka, który unosi się na poduszce powietrznej, nitki przerzuconej przez bloczek obracający się praktycznie bez tarcia i obciążników, które wieszane na nitce nadają przyspieszenie wózkowi (i sobie). W doświadczeniu chłopcy mierzą przyspieszenie wózka w zależności od liczby zawieszanych ciężarków (albo po prostu masy zawieszonej na nitce).
Doświadczenia Łukasza i Michała nieco się różniły.
Łukasz używał wózka o stałej masie . Wieszał na nitce kolejne ciężarki o masie każdy i mierzył przyspieszenie wózka. Ciężarki brał z pudła stojącego obok toru.
Michał używał wózka napełnionego ciężarkami identycznymi jak te, których używał Łukasz. W trakcie doświadczenia brał je z wózka i kolejno wieszał na nitce. Suma mas wózka i ciężarków w wózku wynosiła .

a) Podaj wzór na zależność przyspieszenia wózka od liczby zawieszonych ciężarków w doświadczeniu Łukasza.

b) Podaj wzór na zależność przyspieszenia wózka od liczby zawieszonych ciężarków w doświadczeniu Michała.

c) Wykaż, że w obydwu doświadczeniach graniczną wartością przyspieszenia jest przyspieszenie ziemskie.

d) Wykonaj wykresy zależności przyspieszenia wózka w zależności od masy zawieszonej na nitce dla obydwu doświadczeń. Przyjmij, że zawieszona masa zmienia się w sposób ciągły.

e) Które z doświadczeń, Twoim zdaniem, w sposób bardziej przekonujący sprawdza słuszność drugiej zasady dynamiki? Uzasadnij odpowiedź.

f) Oblicz przyspieszenie wózka uzyskane w dziesiątym pomiarze (czyli po zawieszeniu 10 ciężarków) w obu doświadczeniach.