Энергия тела при гармонических колебаниях

Энергия, сообщенная колебательной системе при начальном толчке, будет периодически преобразовываться: потенциальная энергия деформированной пружины будет переходить в кинетическую энергию движущегося груза и обратно. Пусть пружинный маятник совершает гармонические колебания с начальной фазой , т.е. (рис.4). При максимальном отклонении груза от положения равновесия полная механическая энергия маятника (энергия деформированной пружины с жесткостью равна . При прохождении положения равновесия () потенциальная энергия пружины станет равной нулю, и полная механическая энергия колебательной системы определится как .

Рис.4. Закон сохранения механической энергии при колебаниях пружинного маятника

На рис.5 представлены графики зависимостей кинетической, потенциальной и полной энергии в случаях, когда гармонические колебания описываются тригонометрическими функциями синуса (пунктирная линия) или косинуса (сплошная линия).
Из графиков (рис.5) следует, что частота изменения кинетической и потенциальной энергии в два раза выше собственной частоты гармонических колебаний.

Рис.5. Графики временной зависимости кинетической и потенциальной энергии при гармонических колебаниях

Дата добавления: 2014-01-06