Page 65 - 881414_FIZYKA_podrecznik_kl_8_PP_fiipbook

Rozciągając sprężynę, zwiększamy jej energię potencjalną sprężystości.
Obciążnik po rozciągnięciu sprężyny znajduje się w miejscu, w którym jego
energia potencjalna grawitacji jest minimalna. Podczas ruchu obciążnika
w górę energia potencjalna sprężystości maleje i zmienia się w energię kine-
tyczną obciążnika (jego szybkość rośnie) i energię potencjalną grawitacji ob-
ciążnika (zwiększa się wysokość nad przyjętym poziomem zerowym). Gdy ob-
ciążnik minie położenie równowagi, zaczyna poruszać się wolniej – zmniejsza
się zatem jego energia kinetyczna i nadal maleje energia potencjalna spręży-
stości, gdyż wydłużenie sprężyny wciąż się zmniejsza. Rośnie w tym czasie
energia potencjalna grawitacji, która w najwyższym położeniu obciążnika jest
największa. W tym momencie szybkość wynosi zero, więc i energia kinetycz-
na równa jest zero.

l 0

Δl F s

F c

E s maleje
E s max
E s min
E max
E max E maleje E min E s rośnie E s max
E rośnie
s
s
s
s
s
k k = 0
E
E
E
k k = 0
E max
E = 0
k k max
E = 0 E max E = 0 E k max E k k = 0
k
E
E
E
p p rośnie
E min
p p max
E min E rośnie E max E p maleje E p p min
E maleje
p p min
p
2.7 Przemiany energii w ruchu obciążnika na sprężynie
W czasie ruchu obciążnika w dół zaczyna rosnąć energia potencjalna
sprężystości, aż do maksymalnej wartości w najniższym położeniu obciążni-
ka. Energia kinetyczna obciążnika rośnie wraz z jego szybkością do wartości
maksymalnej w momencie przejścia przez położenie równowagi, a potem
maleje do zera, gdy obciążnik znajduje się w najniższym położeniu. Energia
potencjalna podczas ruchu odważnika w dół cały czas maleje.
Następnie cykl się powtarza – układ wykonuje drgania swobodne, sprężyna
kurczy się i rozciąga, a obciążnik na przemian wznosi się i opada.
W czasie ruchu obciążnika zawieszonego na sprężynie
i wykonującego drgania swobodne następują przemiany
energii potencjalnej – czyli sumy energii potencjalnej sprężystości
oraz energii potencjalnej grawitacji – w energię kinetyczną obciążnika.
Przedstawiona analiza przemian energii jest poprawna tylko w przypad-
ku, gdy amplituda drgań i masa odważnika są niewielkie.
63