Énergie en mouvement harmonique simple

Considérons un bloc de masse m attaché à un ressort avec une constante de force k sur une surface sans frottement à l’équilibre.

Lorsque le bloc est déplacé, le travail effectué par la force du ressort le long du déplacement de sa position initiale à sa position finale est égal à la quantité d’énergie potentielle stockée dans le ressort par rapport à son déplacement. C’est ce qu’on appelle l’énergie potentielle élastique.

Lorsqu’il est relâché, le bloc subit un mouvement harmonique simple. L’énergie nécessaire à son mouvement de va-et-vient est appelée énergie cinétique de translation, et est directement proportionnelle au carré de sa vitesse et de sa masse.

Au cours des oscillations, les deux énergies s’échangent continuellement et sont représentées par des formes d’onde sinusoïdales. L’énergie potentielle élastique est au maximum au déplacement maximal, tandis que l’énergie cinétique de translation est au maximum à la position d’équilibre.

À d'autres positions, le bloc a des valeurs d'énergie cinétique et potentielle différentes, et leur somme est égale à l'énergie totale du système.

Ainsi, l’énergie totale dans le système reste constante et conservée, car elle oscille entre l’énergie cinétique de translation et l’énergie potentielle élastique.