Как известно, если трением можно пренебречь, механическая энергия замкнутой системы сохраняется. Рассмотрим, как изменяются потенциальная и кинетическая энергии колебательной системы, на примере колебаний груза, подвешенного на нитке.
Если вывести систему из положения устойчивого равновесия, то ее потенциальная энергия увеличивается. В случае возвращения в положение устойчивого равновесия потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая - увеличивается. В положении равновесия кинетическая энергия системы является максимальной. Итак,
Во время колебаний происходят взаимные периодические превращения потенциальной и кинетической энергий.
Это распространяется и на действие пружинного маятника, если массой пружины можно пренебречь по сравнению с массой груза. Периодически повторяющиеся переходы энергии из одного вида в другой и обратно, сопровождающих колебания маятников, характерные для любых колебаний вообще и является такой же их характерным признаком, как наличие положения устойчивого равновесия, инертность и малое трение. Покажем на примере колебаний груза на пружине, что энергия колебательной системы пропорциональна квадрату амплитуды колебаний. Действительно, полная энергия системы равна потенциальной энергии при максимальном отклонении от положения равновесия, потому что кинетическая энергия при этом равна нулю. Потенциальная же энергия при максимальном отклонении от положения равновесия. Расчеты показывают, что энергия колебательной системы пропорциональна квадрату амплитуды колебаний для любых гармонических колебаний.
Загрузка...