Question

Какие превращения энергии происходят при колебаниях пружинного маятника?

Answer 1

При колебательном движении соблюдается закон сохранения энергии. Рассмотрим на примере математического маятника.

Когда маятник отклоняют на высоту h, его потенциальная энергия максимальная. Когда маятник опускается, потенциальная энергия переходит в кинетическую. Причем в нижней точке, где потенциальная энергия равна нулю, кинетическая энергия максимальная и равна потенциальной энергии в верхней точке. Скорость груза в этой точке максимальная.

На рис. 2 потенциальная энергия достигает своего максимума, на рис. 3  максимума достигает кинетическая энергия.

Answer 2

Пружинный маятник представляет собой систему, включающую пружину и некоторую массу, которая может двигаться вокруг равновесной позиции. При колебаниях пружинного маятника происходят следующие превращения энергии:

1. Потенциальная энергия упругости пружины: Когда маятник отклоняется от равновесной позиции и растягивает или сжимает пружину, пружина накапливает потенциальную энергию упругости. Чем больше отклонение, тем больше потенциальная энергия упругости.

2. Кинетическая энергия: Когда маятник движется через равновесную позицию, потенциальная энергия упругости превращается в кинетическую энергию. В этот момент маятник имеет наибольшую скорость и наибольшую кинетическую энергию.

3. Перекачка энергии: При движении маятника энергия перекачивается между потенциальной и кинетической формами. Когда маятник проходит через равновесную позицию, энергия перекачивается из потенциальной энергии в кинетическую и наоборот. Энергия полностью сохраняется в системе и превращается из одной формы в другую в течение каждого цикла колебаний.

При отсутствии сопротивления воздуха и других потерь энергии, маятник будет колебаться между потенциальной и кинетической энергией, сохраняя полную энергию системы.