Załóżmy że gdy na sprężynie powiesimy ciężarek i on się rozciągnie o x1, potem go sami wprawiamy w ruch harmoniczny o długość x2. Amplituda to będzie suma x1 i x2?
A jeżeli chodzi o siłę sprężystości która jest na karcie wzorów to x dotyczy wydłużenia sprężyny w danym momencie? W sensie jeżeli sprężyna wydłużyła się o np 10 cm to w położeniu równowagi x to 10 cm?
.
To dlaczego w tym zadaniu (8 zad arkusz 1) jest w odpowiedziach że trzeba wstawić 4,8 cm? Wydłużenie sprężyny spowodowane zawieszeniem klocka to 2,8 cm, dalej jest że jest rozciągnięta o 2 cm i żeby obliczyć energię potencjalną to za amplitudę podstawić trzeba 4,8 cm?
No ale my właśnie tam nie wstawiamy amplitudy, bo amplituda to jest A = 2 cm. Wstawiamy tam maksymalne odkształcenie sprężyny, czyli amplituda + rozciągnięcie wynikające z samego zawieszenia ciężarka, czyli 2 cm + 2,8 cm = 4,8 cm. Bo we wzorze na energię potencjalną sprężystości, czyli Eps = 1/2*k*x^2, w miejsce x wstawia się całkowite odkształcenie (tu wydłużenie) sprężyny. I w przypadku drgań w pionie tym maksymalnym wydłużeniem jest amplituda + rozciągnięcie wynikające z zawieszenia ciężarka.
Nie, amplituda to będzie samo x2. Rozciągnięcie o x1 będzie nam dawało położenie równowagi. I z tego powodu odpowiedź na drugie pytanie jest twierdząca. A zatem jeśli już w położeniu równowagi sprężyna jest rozciągnięta o 10 cm, to x, który wrzucamy do siły sprężystości to 10 cm. To dlatego w drganiach w pionie siła sprężystości jest największa w najniższym możliwym położeniu (bo wtedy nasz x to jest zgodnie z Twoimi oznaczeniami x1 + x2).
Natomiast pamiętajmy, że w przypadku drgań w poziomie w położeniu równowagi sprężyna nie jest odkształcona (ani nie rozciągnięta, ani nie skurczona) i w położeniu równowagi x = 0, więc siła sprężystości jest zerowa. Wtedy maksymalna siła sprezystości jest zarówno w max. wychyleniu w lewo jak i max. wychyleniu w prawo.