На рисунке 68 изображен график, иллюстрирующий, как меняется потенциальная энергия маятника (грузика на пружине

Ivan

63

Конечно, я помогу вам с этой задачей. Давайте вместе разберемся, как меняется потенциальная энергия маятника (грузика на пружине) в зависимости от времени, и почему график выглядит именно так, как на рисунке 68.

При изучении потенциальной энергии маятника, нам следует обратить внимание на основные факторы, которые влияют на ее изменение: массу грузика, длину пружины и его смещение относительно равновесия.

Первым шагом нам нужно понять, какой вид потенциальной энергии присутствует в данной системе. В случае маятника на пружине, основной вид потенциальной энергии связан с деформацией пружины. Эта потенциальная энергия определяется законом Гука и вычисляется по формуле:

\[U = \frac{1}{2}kx^2\]

где \(U\) - потенциальная энергия, \(k\) - коэффициент пружинной жесткости, \(x\) - смещение пружины относительно равновесия.

Теперь давайте рассмотрим график на рисунке 68. Обратите внимание, что на оси времени мы имеем однородным интервалом деления, что означает, что время протекает равномерно.

На графике видно, что потенциальная энергия начинает отсчитываться с нулевого значения. Это происходит в момент времени, когда грузик находится в положении равновесия, то есть без смещения относительно начального положения.

Как только грузик начинает смещаться от положения равновесия, пружина деформируется, и потенциальная энергия начинает возрастать. Чем больше смещение грузика от начального положения, тем больше будет потенциальная энергия маятника.

На графике график возрастает и достигает максимального значения, когда грузик находится в крайнем положении (максимально отклонен от равновесия). В этой точке пружина максимально деформирована, и потенциальная энергия достигает своего максимума.

Далее, по мере возвращения грузика к положению равновесия, потенциальная энергия убывает, поскольку деформация пружины уменьшается. График плавно спускается вниз и снова пересекает нулевое значение в момент времени, когда грузик достигает положения равновесия.

Важно отметить, что потенциальная энергия в данной системе является периодической функцией времени. График повторяет себя с течением времени и имеет симметричную форму относительно положения равновесия.

Таким образом, график на рисунке 68 иллюстрирует изменение потенциальной энергии маятника (грузика на пружине) в зависимости от времени. По графику можно следить за динамикой изменения потенциальной энергии во времени и понять, как она связана с движением грузика.