Массивный груз, подвешенный к потолку на пружине совершает вертикальнын свободные колебания. Пружина всё время остается растянутой. Как ведет себя потенциальная энергия пружины, кинетическая энергия груза его потенциальная энегргия в поле тяжести, когда груз движется вниз к положению равновесия?
1)увеличивается
2)уменьшается
3)не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
А) Потенциальная энергия пружины | Б)Кинетическая энег\ргия груза | В)Потенциальная энергия груза в поле тяжести
Answers & Comments
Verified answer
Разберемся, что происходит. Посмотрите рисунок. Пружина без груза, имеет длину от О до а. После того, как подвесили груз, пружина растянется до уровня 0, - это теперь точка равновесия. Колебания происходят между уровнями 1 и 2. То есть, пружина ВСЕГДА растянута.
Далее, при колебаниях, потенциальная энергия пружины T=(kx^2)/2, то есть пропорциональна квадрату растяжения. Теперь понятно, что потенциальная энергия этой пружины на уровне 2 больше, чем на уровне 1? На уровнях 1 и 2 груз имеет нулевую скорость, на уровне 0 - максимальную, следовательно кинетическая энергия на этом уровне максимальна.
Теперь к задаче.
Груз находится на уровне 1 и начинает движение вниз.
Тогда, его потенциальная энергия пружины РАСТЕТ, потому что пружина растягивается.
Кинетическая энергия груза растет, так как растет скорость груза.
Потенциальная энергия груза уменьшается, так как уменьшается высота от Земли. Потенциальная энергия (величина) зависит от выбора системы координат, но изменение от этого не зависит.