Контрольные задания > 1. Горизонтальный пружинный маятник, изображенный на рисунке 49, отвели в сторону и отпустили. Как меняются перечисленные в таблице величины, характеризующие колебательное движение этого маятника, на указанных участках его пути? Перечертите таблицу 1 в тетрадь и заполните ее.
Вопрос:
1. Горизонтальный пружинный маятник, изображенный на рисунке 49, отвели в сторону и отпустили. Как меняются перечисленные в таблице величины, характеризующие колебательное движение этого маятника, на указанных участках его пути? Перечертите таблицу 1 в тетрадь и заполните ее.
Ответ:
Для того чтобы заполнить таблицу, рассмотрим изменение величин при движении маятника в указанных направлениях:
**От В к О (из крайнего положения в положение равновесия):**
* **Направление движения:** От точки В к точке О.
* **Сила упругости (F_упр):** Уменьшается (так как пружина возвращается к недеформированному состоянию).
* **Скорость (υ):** Увеличивается (достигает максимума в точке O).
* **Потенциальная энергия (E_п):** Уменьшается (так как деформация пружины уменьшается).
* **Кинетическая энергия (E_к):** Увеличивается (так как скорость растет).
* **Полная механическая энергия (E_пол):**
* **В реальных условиях (с трением):** Уменьшается (из-за потери энергии на трение).
* **В идеальных условиях (без трения):** Остается постоянной (закон сохранения энергии).
**От О к А (из положения равновесия в другое крайнее положение):**
* **Направление движения:** От точки O к точке A.
* **Сила упругости (F_упр):** Увеличивается (пружина сжимается).
* **Скорость (υ):** Уменьшается (достигает нуля в точке А).
* **Потенциальная энергия (E_п):** Увеличивается (так как пружина сжимается).
* **Кинетическая энергия (E_к):** Уменьшается (так как скорость падает).
* **Полная механическая энергия (E_пол):**
* **В реальных условиях (с трением):** Уменьшается (из-за потери энергии на трение).
* **В идеальных условиях (без трения):** Остается постоянной (закон сохранения энергии).
**От А к О (из крайнего положения в положение равновесия):**
* **Направление движения:** От точки A к точке O.
* **Сила упругости (F_упр):** Уменьшается (так как пружина возвращается к недеформированному состоянию).
* **Скорость (υ):** Увеличивается (достигает максимума в точке O).
* **Потенциальная энергия (E_п):** Уменьшается (так как деформация пружины уменьшается).
* **Кинетическая энергия (E_к):** Увеличивается (так как скорость растет).
* **Полная механическая энергия (E_пол):**
* **В реальных условиях (с трением):** Уменьшается (из-за потери энергии на трение).
* **В идеальных условиях (без трения):** Остается постоянной (закон сохранения энергии).
**От О к В (из положения равновесия в другое крайнее положение):**
* **Направление движения:** От точки O к точке В.
* **Сила упругости (F_упр):** Увеличивается (пружина растягивается).
* **Скорость (υ):** Уменьшается (достигает нуля в точке В).
* **Потенциальная энергия (E_п):** Увеличивается (так как пружина растягивается).
* **Кинетическая энергия (E_к):** Уменьшается (так как скорость падает).
* **Полная механическая энергия (E_пол):**
* **В реальных условиях (с трением):** Уменьшается (из-за потери энергии на трение).
* **В идеальных условиях (без трения):** Остается постоянной (закон сохранения энергии).
**Заполненная таблица:**
| Направление движения маятника | Сила упругости (F_упр) | Скорость (υ) | Потенциальная энергия (E_п) | Кинетическая энергия (E_к) | Полная механическая энергия (E_пол) в реальных условиях | Полная механическая энергия (E_пол) в идеальных условиях |
|-------------------------------|-------------------------|--------------|-----------------------------|----------------------------|---------------------------------------------------|---------------------------------------------------|
| От В к О | Уменьшается | Увеличивается | Уменьшается | Увеличивается | Уменьшается | Постоянна |
| От О к А | Увеличивается | Уменьшается | Увеличивается | Уменьшается | Уменьшается | Постоянна |
| От А к О | Уменьшается | Увеличивается | Уменьшается | Увеличивается | Уменьшается | Постоянна |
| От О к В | Увеличивается | Уменьшается | Увеличивается | Уменьшается | Уменьшается | Постоянна |
**Развёрнутый ответ:**
Когда маятник движется от крайних положений (В или А) к положению равновесия (О), его скорость увеличивается, потенциальная энергия пружины переходит в кинетическую энергию маятника. Сила упругости пружины уменьшается. В положении равновесия кинетическая энергия максимальна, а потенциальная минимальна. Когда маятник движется из положения равновесия к крайним положениям, скорость уменьшается, а кинетическая энергия переходит в потенциальную энергию пружины, сила упругости увеличивается. Полная механическая энергия в идеальных условиях (без трения) остается постоянной, но в реальных условиях из-за трения постепенно уменьшается.