Упр.35.36 ГДЗ Лукашик 7-9 класс по физике (Физика)
Опишите превращения механической энергии, совершающиеся в процессе свободных незатухающих колебаний пружинного маятника в горизонтальном направлении; в вертикальном направлении. Сохраняется ли полная механическая энергия в процессе колебаний?
При свободных незатухающих колебаниях пружинного маятника происходит непрерывное превращение потенциальной энергии упругой деформации в кинетическую и обратно.
Ход решения
1) В горизонтальном направлении:
- при максимальном сжатии пружины скорость тела равна нулю, поэтому кинетическая энергия $$E_k=0$$, а потенциальная энергия упругой деформации максимальна;
- при движении к положению равновесия деформация пружины уменьшается, потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая увеличивается;
- в положении равновесия потенциальная энергия упругой деформации минимальна, а кинетическая энергия максимальна;
- далее тело по инерции продолжает движение, пружина растягивается, кинетическая энергия снова уменьшается, а потенциальная увеличивается;
- при максимальном растяжении пружины скорость снова равна нулю, значит $$E_k=0$$, а потенциальная энергия максимальна.
2) В вертикальном направлении кроме энергии упругой деформации изменяется и потенциальная энергия в поле тяжести Земли:
- в верхней точке колебаний она максимальна;
- в нижней точке — минимальна;
- в остальном превращение энергии происходит так же: потенциальная энергия переходит в кинетическую и обратно.
3) При свободных незатухающих колебаниях полная механическая энергия системы сохраняется:
$$E=E_k+E_p=\text{const}$$
Ответ
В процессе колебаний энергия периодически переходит из потенциальной в кинетическую и обратно; в вертикальном направлении дополнительно изменяется потенциальная энергия в поле тяжести. Полная механическая энергия при незатухающих колебаниях сохраняется.
