7. Как меняется кинетическая энергия Ек при гармонических колебаниях маятника в зависимости от потенциальной энергии Еп? Выберите график зависимости.

Привет! Разберемся с энергией маятника.

При гармонических колебаниях маятника полная механическая энергия (сумма кинетической и потенциальной) сохраняется, если нет трения.

Когда маятник находится в нижней точке (положении равновесия), его потенциальная энергия минимальна (обычно принимается за ноль), а кинетическая энергия максимальна, так как скорость наибольшая.

Когда маятник находится в крайних точках (максимальное отклонение), его скорость равна нулю, поэтому кинетическая энергия равна нулю, а потенциальная энергия максимальна.

Таким образом, кинетическая энергия убывает по мере возрастания потенциальной энергии, и наоборот. Это линейная зависимость, но с обратным знаком, так как при увеличении одной величины другая уменьшается.

Посмотрим на графики:

• График А показывает, что кинетическая энергия постоянна, что неверно.
• График Б показывает прямую пропорциональность (с ростом Еп растет Ек), что неверно.
• График В показывает, что с ростом потенциальной энергии (Еп), кинетическая энергия (Ек) линейно убывает до нуля. Это соответствует условиям гармонических колебаний.
• График Г также показывает убывающую зависимость, но угол наклона выглядит иначе. График В является наиболее точным представлением обратной линейной зависимости между Ек и Еп при сохранении полной энергии.

Ответ: В)