6.14 (7.16). Груз изображённого на рисунке пружинного маятника совершает гармонические колебания между точками 1 и 3. Как меняются кинетическая энергия груза и жёсткость пружины при движении груза маятника от точки 3 к точке 2?
Для каждой величины определите соответствующий характер её изменения:
1) увеличивается, 2) уменьшается, 3) не изменяется.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины.
Цифры в ответе могут повторяться.
Источники:
1. ЕГЭ. Физика. Отличный результат (https://web-physics.ru/smf/index.php?msg=238) / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2022. — 736 с. — (ЕГЭ. ФИПИ — школе).
2. ЕГЭ. Физика. Отличный результат (https://web-physics.ru/smf/index.php?msg=928) / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2024. — 496 с. — (ЕГЭ. Отличный результат. Учебная книга).
Теория. 1) Кинетическая энергия Wкин груза массой m равна
\[W_{\text{кин}}=\frac{m \cdot \upsilon ^2}{2}.\ \ \ (1)\]
2) При свободных колебаниях груза на пружине его скорость максимальна в положении равновесия и равна нуля в амплитудных положениях.
Анализ условия. 1) По условию груз совершает гармонические колебания между точками 1 и 3, поэтому эти точки — это амплитудные положения груза, а точка 2 — это положение равновесия.
2) По условию груз движется от точки 3 к точке 2, поэтому удлинение пружины x уменьшается.
3) По условию жесткость k пружины и масса m груза не изменяются, так как пружину и груз не изменяют.
Определим, как изменятся кинетическая энергия Wкин груза и жёсткость k пружины при изменении удлинения пружины x.
Решение. 1) Определим, как изменится кинетическая энергия Wкин груза при изменении удлинения пружины x.
По условию масса m груза не изменяется. При движении в положение равновесия (точку 2) скорость груза увеличивается (см. теорию пункт 3), поэтому из уравнения (1) следует, что кинетическая энергия Wкин груза так же увеличивается.
Это соответствует изменению № 1.
2) Определим, как изменится жёсткость k пружины при изменении ее удлинения x.
По условию жесткость k пружины не изменяется (см. анализ условия пункт 3).
Это соответствует изменению № 3.
Ответ: 13.