15.4
Si consideri un blocco di massa m attaccato a una molla con costante di forza k su una superficie priva di attrito in equilibrio.
Quando il blocco viene spostato, il lavoro svolto dalla forza della molla lungo lo spostamento dalla sua posizione iniziale a quella finale è uguale alla quantità di energia potenziale immagazzinata nella molla rispetto al suo spostamento. Questo è chiamato energia potenziale elastica.
Quando viene rilasciato, il blocco subisce un semplice movimento armonico. L'energia richiesta per il suo movimento avanti e indietro è chiamata energia cinetica traslazionale ed è direttamente proporzionale al quadrato della sua velocità e della sua massa.
Durante le oscillazioni, entrambe le energie si interscambiano continuamente e sono rappresentate da forme d'onda sinusoidali. L'energia potenziale elastica è al massimo al massimo spostamento, mentre l'energia cinetica traslazionale è al massimo alla posizione di equilibrio.
In altre posizioni, il blocco ha valori di energia cinetica e potenziale diversi e la loro somma è uguale all'energia totale del sistema.
Quindi, l'energia totale nel sistema rimane costante e conservata, poiché oscilla tra l'energia cinetica traslazionale e l'energia potenziale elastica.
Per determinare l'energia di un oscillatore armonico semplice, consideriamo tutte le forme di energia che esso può avere durante il suo moto armonico…
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