Zadanie 1

 

Amplituda drgań, czyli największe wychylenie z położenia równowagi według wykresu wynosi:

 

 

 

Największą wartość prędkości ciężarka mamy w położeniu równowagi, czyli dla energii równej:

 

Wiemy, że masa ciężarka wynosiła:

 

Korzystając  ze wzoru na energię kinetyczną wyznaczamy maksymalną wartość prędkości ciężarka:

 

 

 

 

Podstawiamy dane liczbowe do wzoru:

 

 

 

 

 

Całkowita energia mechaniczna układu równa jest energii kinetycznej w położeniu równowagi:

 

W podanej odległości od położenia równowagi energia kinetyczna wynosi:

 

Zatem zgodnie z zasadą zachowania energii mechanicznej energia potencjalna w położeniu równowagi będzie wynosiła:

 

 

 


Zadanie 2

 

Z ryciny 3.5 na stronie 22 odczytujemy amplitudę, czyli maksymalne wychylenie z położenia równowagi:

 

 

 

Z tego samego wykresu wynika, że energia kinetyczna ciała w odległości 0,6 cm od położenia równowagi reprezentowana przez niebieski wykres wynosi około:

 


Zadanie 3

Dane:

 

 

Szukane:

 

Rozwiązanie: 

Korzystając z zasady zachowania energii otrzymujemy, że:

 

 

 


Zadanie 4

Podane mamy, że:

▶ początkowa amplituda wahań huśtawki: ,  

▶ amplituda wahań huśtawki po wzroście: .  

Zauważmy, że stosunek amplitudy po wzroście do amplitudy przed wzrostem wynosi:

 

Wiemy, że energia mechaniczna jest wprost proporcjonalna do kwadratu amplitudy.

Z tego wynika, że skoro amplituda wzrosła dwa razy to energia mechaniczna wzrośnie 2²=4 razy


Zadanie 5

Franek podskakuje na drążku: energia kinetyczna zostaje zamieniona na energię potencjalną grawitacji. 

Franek odpada: energia potencjalna grawitacji zostaje zamieniona na energię kinetyczną.

Sprężyna skraca się w wyniku lądowania Franka: energia kinetyczna zostaje zamieniona na energię potencjalną sprężystości.

Sprężyna odbija się: energia potencjalna sprężystości zostaje zamieniona na energię kinetyczną. 

Franek znowu podskakuje: energia kinetyczna zostaje zamieniona na energię potencjalną grawitacji.