Номер 3, страница 52 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 2. Механические колебания и волны. Параграф 7. Свободные колебания пружинного и математического маятников. Вопросы - номер 3, страница 52.

Условие.

3. В каком положении потенциальная энергия пружинного маятника максимальна, а в каком — минимальна (см. рис. 39)?

Рис. 39

Решение.

Максимальная потенциальная энергия. Потенциальная энергия пружинного маятника определяется формулой $E_p = \frac{kx^2}{2}$, где $\text{k}$ — жесткость пружины, а $\text{x}$ — ее смещение от положения равновесия. Из формулы видно, что потенциальная энергия $E_p$ максимальна, когда модуль смещения $|x|$ максимален. Это происходит в крайних точках колебания, когда смещение равно амплитуде ($x = \pm x_{max}$). На рисунке 39 это соответствует положениям 1 ($x=x_{max}$), 3 ($x=-x_{max}$) и 5 ($x=x_{max}$). В этих точках скорость маятника равна нулю, и вся его механическая энергия является потенциальной. Ответ: Потенциальная энергия пружинного маятника максимальна в крайних положениях, когда смещение от положения равновесия наибольшее (в точках 1, 3 и 5 на рис. 39).

Минимальная потенциальная энергия. Согласно той же формуле $E_p = \frac{kx^2}{2}$, потенциальная энергия минимальна, когда модуль смещения $|x|$ минимален. Минимальное значение смещения равно нулю ($x = 0$), что соответствует положению равновесия маятника (точка О). При прохождении этого положения потенциальная энергия пружины равна нулю. В этих точках скорость маятника максимальна, и вся его механическая энергия является кинетической. На рисунке 39 это соответствует положениям 2 и 4. Ответ: Потенциальная энергия пружинного маятника минимальна (равна нулю) в положении равновесия (в точках 2 и 4 на рис. 39).