Question

Когда упругая сила пружинного маятника будет максимальна? Может ли кинетическая и потенциальная энергии равны в этот момент? Ответьте подробнее

Answer 1

F=k*ΔL

Сила будет максимальной когда ΔL - самое большое значение (груз в самой нижней точке)

То есть в нижней точке скорость груза = 0 , то и кинетическая энергия равна 0 Ек=mv^2/2

А потенциальная энергия запасенная пружиной будет максимальной

Энергии не одинаковы.

Answer 2

Упругая сила пружинного маятника будет максимальной в двух крайних точках его движения: в момент максимального сжатия и в момент максимального растяжения. Пружинный маятник представляет собой систему, состоящую из массы (обычно обозначается как "m") и пружины с коэффициентом упругости (обычно обозначается как "k"), к которой прикреплена эта масса.

Когда маятник находится в максимально сжатом или растянутом положении, пружина испытывает максимальное изменение длины, и, следовательно, максимальная упругая сила действует на массу. Момент максимального сжатия соответствует точке перегиба графика перемещения от времени, когда маятник направляется из одного крайнего положения в другое.

Теперь рассмотрим вопрос о кинетической и потенциальной энергиях. В пружинном маятнике энергия переходит между кинетической и потенциальной формами по мере его движения. Когда маятник находится в крайних точках (максимально сжатом или растянутом положении), его кинетическая энергия будет минимальной, так как масса временно останавливается в этих точках.

С другой стороны, потенциальная энергия маятника будет максимальной в этих крайних точках. Это связано с тем, что пружина максимально деформирована, и у нее максимальное потенциальное энергетическое хранилище. Когда маятник проходит через свой равновесный положитель (среднюю точку), его кинетическая энергия достигает максимума, а потенциальная энергия минимизируется до нуля.

Итак, в момент максимального сжатия и максимального растяжения упругая сила маятника будет максимальной, а кинетическая энергия будет минимальной. Когда маятник проходит через свою равновесную точку, упругая сила будет равна нулю, но кинетическая энергия достигает максимума, и потенциальная энергия становится равной упругой энергии в этот момент.