Resolución de problemas: Energía en el movimiento armónico simple

Considere un automóvil que se mueve sobre una carretera llena de baches. Aquí, la suspensión del automóvil actúa como un resorte que conecta la masa del automóvil con las ruedas.

Durante su movimiento, el resorte se comprime y se expande, ejecutando un movimiento armónico simple.

Supongamos que el coche rebota con una cierta amplitud; ¿cuál es su velocidad máxima, y cómo cambia su energía total si está a medio camino entre su posición inicial y la posición de equilibrio?

La energía total en el movimiento armónico simple permanece conservada. La reorganización de los términos da la velocidad en cualquier posición durante el movimiento.

La velocidad máxima se produce cuando el resorte del automóvil pasa a través de la posición de equilibrio. Al sustituir las cantidades conocidas, se obtiene la velocidad máxima. La energía total en la posición de equilibrio se obtiene entonces sustituyendo las cantidades conocidas y calculadas.

Cuando el resorte del automóvil se mueve de la amplitud máxima a la mitad, la velocidad se considera negativa. La energía total se calcula sustituyendo la velocidad por otras cantidades conocidas.

En ambos casos, la energía total del movimiento armónico simple es la misma.