Энергия в простом гармоническом движении

Рассмотрим блок массы m, прикрепленный к пружине с постоянной силой k на поверхности без трения в равновесии.

При смещении блока работа, выполняемая усилием пружины при перемещении из начального положения в конечное, равна количеству потенциальной энергии, накопленной в пружине, относительно ее перемещения. Это называется упругой потенциальной энергией.

При отпускании блок претерпевает простое гармоническое движение. Энергия, необходимая для его движения вперед-назад, называется поступательной кинетической энергией и прямо пропорциональна квадрату его скорости и массы.

Во время колебаний обе энергии непрерывно меняются и представлены синусоидальными формами волн. Потенциальная энергия упругости максимальна при максимальном смещении, в то время как поступательная кинетическая энергия максимальна в положении равновесия.

В других положениях блок имеет разные значения кинетической и потенциальной энергии, и их сумма равна суммарной энергии системы.

Таким образом, общая энергия в системе остается постоянной и сохраняется, поскольку она колеблется между поступательной кинетической энергией и упругой потенциальной энергией.