Груз массой m свободно колеблется на пружине в горизонтальной плоскости. В начальный момент времени он проходит положение равновесия со скоростью и через четверть периода колебаний достигает положения максимального удаления. Модуль изменения полной механической энергии груза за это время равен
1)
2)
3)
4)
При решении данной задачи необходимо обратить внимание, что нужно найти изменение энергии для груза, а не для системы груз — пружина. Полная механическая энергия сохраняется только в замкнутой системе или в системе, на которую действуют силы, не совершающие работу. На груз действует пружина, которая совершает работу по его разгону и торможению, поэтому полная энергия груза изменяется.
Поскольку груз колеблется в горизонтальной плоскости, его потенциальная энергия не изменяется. Таким образом, изменение полной механической энергии груза будет равно изменению его кинетической энергии. В крайнем положении груз имеет нулевую скорость. Следовательно, изменение энергии равно
Ответ: 2.
Примечание. Обратите внимание, что если бы груз колебался в вертикальной плоскости, то менялась бы не только его кинетическая, но и потенциальная энергия А значит, ответ в задаче был бы другой. При этом было бы важно, в каком направлении за четверть периода сместился груз: в нижнее или в верхнее. Изменение потенциальной энергии в этих двух случаях будет разным.


Непонятно.
Почему потенциальная энергия в поле силы тяжести считается частью полной механической энергии груза (согласно примечанию), а потенциальная энергия в поле силы упругости нет?
Я не могу разделить груз от пружины, в момент колебаний это одно тело. Нет?
Если убрать груз, то у растянутой пружины остаются потенциальные возможности совершить работу, например при сжатии. Вклад в потенциальную энергию системы груз — пружина полностью принадлежит пружине. При колебаниях у пружины как и у груза есть скорость (причём у разных частей пружины она разная), но поскольку масса пружины считается нулевой, кинетическая энергия системы груз — пружина полностью принадлежит грузу.