Задание 68.5. Шарик колеблется на нити, перемещаясь между крайними точками 1 и 3. а) Запишите по образцу участки траектории, на которых происходит изменение энергии шарика.

Анализ колебаний шарика:

Когда шарик колеблется на нити, его энергия постоянно переходит из потенциальной в кинетическую и обратно. Эти процессы происходят на разных участках траектории.

Потенциальная энергия — это энергия, связанная с высотой положения шарика. Она максимальна в крайних точках (1 и 3), где шарик на мгновение останавливается, и минимальна в нижней точке (2), где шарик имеет наибольшую скорость.

Кинетическая энергия — это энергия движения шарика. Она максимальна в нижней точке (2), где скорость наибольшая, и минимальна (равна нулю) в крайних точках (1 и 3), где шарик останавливается.

• Участки, где потенциальная энергия убывает:
  Это происходит, когда шарик движется из крайнего положения (1 или 3) к нижней точке (2). Его высота уменьшается, следовательно, потенциальная энергия тоже уменьшается. Участки: 1–2 и 3–2.
• Участки, где потенциальная энергия возрастает:
  Это происходит, когда шарик движется из нижней точки (2) к крайним положениям (1 или 3). Его высота увеличивается, следовательно, потенциальная энергия возрастает. Участки: 2–1 и 2–3.
• Участки, где кинетическая энергия убывает:
  Это происходит, когда шарик движется из нижней точки (2) к крайним положениям (1 или 3). Его скорость уменьшается, следовательно, кинетическая энергия тоже уменьшается. Участки: 2–1 и 2–3.
• Участки, где кинетическая энергия возрастает:
  Это происходит, когда шарик движется из крайнего положения (1 или 3) к нижней точке (2). Его скорость увеличивается, следовательно, кинетическая энергия возрастает. Участки: 1–2 и 3–2.

Ответ:

Потенциальная энергия убывает на участках: 1–2 и 3–2.

Потенциальная энергия возрастает на участках: 2–1 и 2–3.

Кинетическая энергия убывает на участках: 2–1 и 2–3.

Кинетическая энергия возрастает на участках: 1–2 и 3–2.