Массивный груз, подвешенный к потолку на пружине, совершает вертикальные свободные колебания. Пружина всё время остаётся растянутой. Как ведёт себя потенциальная энергия пружины и кинетическая энергия груза, когда груз движется вверх от положения равновесия? Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
- увеличивается
- уменьшается
- не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Решение:
-
Потенциальная энергия упругой деформации вычисляется по формуле , где — это величина растяжения пружины. При подъеме груза от положения равновесия вверх пружина сжимается, а значит, её удлинение становится меньше. Следовательно, потенциальная энергия убывает (2).
-
Кинетическая энергия тела равна , где — это модуль скорости. При движении от положения равновесия вверх под действием силы тяжести и силы упругости груз замедляет своё движение, поэтому его скорость падает. Следовательно, кинетическая энергия также убывает (2).