Wie unterscheidet sich das Aufbringen einer Kraft von 2mg2mg2mg auf einen Draht vom Anbringen einer Masse von 2m2m2m an demselben Draht?

Es spielt keine Rolle, wie die äußeren Kräfte ($mg$Und$2mg$) werden erzeugt, da sie in beiden Fällen die gleiche Größe und Richtung haben, wichtig ist die Gesamtmasse, die sie beschleunigen,$m$in einem Fall u$3m$im anderen Fall.

Es ist vielleicht einfacher zu sehen, was der Unterschied ist, indem man die Riemenscheibenanordnung in eine horizontale Anordnung umwandelt, wo wiederum die beiden äußeren Kräfte auftreten$mg$Und$2mg$agieren.

Die Nettokraft ist in beiden Fällen gleich ($mg$nach rechts), aber die beschleunigte Gesamtmasse ist unterschiedlich.

Sie könnten in Ihren Riemenscheibenanordnungen sagen, dass in (a) die Kraft von$2mg$muss die Masse beschleunigen$m$und die Masse$2m$während in (b) die Kraft von$2mg$muss nur die Masse beschleunigen$m$.

Im ersten Fall wird mehr Masse beschleunigt. Mehr mitgebrachte Masse lässt natürlich alles langsamer beschleunigen. Aus Newtons 2. Gesetz:

$$\begin{align} \text{First case, big box:}&\quad \sum F=2ma\quad\Leftrightarrow\quad -T+2mg=2ma \quad\Leftrightarrow\quad T=2mg-2ma\\ \text{Second case, no box:}&\quad T=F \quad\Leftrightarrow\quad T=2mg \end{align}$$

Der zusätzliche Beschleunigungsterm$2ma$weil die zusätzliche Box auch beschleunigt, was den Unterschied in der Spannung ausmacht. Eine geringere Spannung bewirkt, dass die kleinere Box langsamer beschleunigt (genauso langsam wie die schwerere andere).

Erläuterung: Was ist, wenn ich die 2-mg-Kraft von Hand anwende? Warum muss die Masse meiner Hand nicht berücksichtigt werden?

Ihre Hand wird nicht berücksichtigt, da wir nur die Kraft berücksichtigen, die sie verursacht. Wir betrachten nicht nur die Kraft, die die größere Masse verursacht, sondern auch ihre Bewegung. (Mit anderen Worten, die Kiste ist ein Teil des Systems, die Hand nicht.) Wenn die Hand sowohl mit Kraft als auch mit Bewegung betrachtet werden sollte, wäre die äußere Kraft auf der Hand und wäre sogar noch größer.

Immer wenn wir die Kraft auf den Draht ausüben, haben wir tatsächlich die Spannung überwunden und unsere eigene Spannung im Draht erzeugt. Das ist der Grund, warum wir es tun$T=2mg$im Falle. Auf der anderen Seite haben wir zwar Masse, die aber ihre eigene Kraft erzeugt

Überwindet die Spannung nicht, sondern erzeugt durch ihre Kraft eine Spannungsänderung.