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単振動におけるエネルギー

CoddyのPhysicsジャーニー「力学」セクションの一部。レッスン 85/97。

全エネルギーは一定で、ばねとブロックの間で分配されます:

12kx2+12mv2=12kA2\tfrac{1}{2}kx^2 + \tfrac{1}{2}mv^2 = \tfrac{1}{2}kA^2

位置 x が −A から A まで変化する振動子のエネルギー:弾性エネルギーは U 字型の曲線で、0 ではゼロ、両端で最大になる。運動エネルギーは逆さの U 字型で、0 で最大、両端でゼロになる。それらの和は水平な線で、全エネルギーを表す

弾性エネルギーと運動エネルギーの和は、どの位置でも同じです。

x=±Ax = \pm Aでは、すべて弾性エネルギーで、ブロックは停止します。x=0\relax x = 0では、すべて運動エネルギーで、速度は最大になります。

challenge icon

チャレンジ

0.2 kg0.2\ \mathrm{kg} のブロックが、ばね定数 k=80 N/mk = 80\ \mathrm{N/m} のばね上で振動し、全エネルギーは 2.5 J2.5\ \mathrm{J} です。x=0.15 mx = 0.15\ \mathrm{m} を通過するときの速さ vv を求めてください。

自分で試してみよう

Physics diagram: path, spring, crate; arrows v = ?

vv だけを残す

quiz icon腕試し

このレッスンには短いクイズがあります。レッスンを始めて解答し、進捗を記録しましょう。

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