ID: 00025470
Массивный груз, подвешенный к потолку на невесомой пружине, совершает вертикальные свободные колебания. Пружина всё время остаётся растянутой. Как ведут себя потенциальная энергия пружины и потенциальная энергия груза в поле тяжести, когда груз движется вверх от положения равновесия?
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться. Потенциальная энергия пружины Потенциальная энергия груза в поле тяжести
Источник: ФИПИ
Массивный груз на пружине совершает вертикальные колебания, причём пружина всё время остаётся растянутой (никогда не сжимается и не доходит до естественной длины). Положение равновесия — там, где сила пружины уравновешивает силу тяжести груза.
Когда груз движется вверх от положения равновесия, он приближается к точке, где растяжение пружины минимально (хотя и остаётся положительным по условию). Потенциальная энергия пружины $E_{п.пруж}=\dfrac{kx^{2}}{2}$, где x — растяжение, зависит от квадрата растяжения. Раз растяжение уменьшается, потенциальная энергия пружины тоже уменьшается.
Потенциальная энергия груза в поле тяжести $E_{п.тяж}=mgy$ зависит от высоты. Двигаясь вверх, груз поднимается — значит его потенциальная энергия в поле тяжести растёт.
Итог: потенциальная энергия пружины уменьшается, потенциальная энергия груза в поле тяжести увеличивается.