简谐振动的能量

考虑一个质量为 m 的物块连接在劲度系数为 k 的弹簧上，置于无摩擦表面上并处于平衡状态。

当弹簧发生形变时，弹簧力在从初始位置到最终位置的位移过程中所做的功，等于弹簧相对于其形变量所储存的势能。这种能量称为弹性势能。

当释放该物块时，它将进行简谐运动。其往复运动所需的能量称为平动动能，与物块速度的平方及其质量成正比。

在振荡过程中，两种能量持续相互转换，并以正弦波形表示。当位移最大时，弹性势能达到最大值；而在平衡位置时，平动动能达到最大值。

在其他位置，该物体具有不同的动能和势能值，二者之和等于系统的总能量。

因此，系统中的总能量保持恒定且守恒，在平动动能和弹性势能之间相互转换。