Risolvere i problemi: l'energia nel moto armonico semplice

Considera un'auto che si muove su una strada accidentata. Qui, la sospensione dell'auto agisce come una molla che collega la massa dell'auto alle ruote.

Durante il suo movimento, la molla si comprime e si espande, eseguendo un semplice movimento armonico.

Supponiamo che l'auto rimbalzi con una certa ampiezza; qual è la sua velocità massima, e come cambia la sua energia totale se si trova a metà strada tra la sua posizione iniziale e quella di equilibrio?

L'energia totale nel moto armonico semplice rimane conservata. La riorganizzazione dei termini fornisce la velocità in qualsiasi posizione durante il movimento.

La velocità massima si verifica quando la molla dell'auto passa attraverso la posizione di equilibrio. Sostituendo le quantità note, si ottiene la velocità massima. L'energia totale alla posizione di equilibrio si ottiene quindi sostituendo le quantità note e calcolate.

Quando la molla dell'auto si sposta dalla massima alla metà dell'ampiezza, la velocità è considerata negativa. L'energia totale viene calcolata sostituendo la velocità con altre quantità note.

In entrambi i casi, l'energia totale del moto armonico semplice è la stessa.