Как изменяется полная механическая энергия груза при колебаниях маятника?

При колебаниях маятника полная механическая энергия груза изменяется, но ее сумма остается постоянной. Полная механическая энергия груза включает две основные составляющие: потенциальную энергию и кинетическую энергию.

Потенциальная энергия груза связана с его вертикальной позицией относительно положения равновесия. Чем выше груз поднят, тем больше его потенциальная энергия. При маятнике потенциальная энергия максимальна, когда груз находится в крайнем положении (максимальном удалении от положения равновесия), а минимальна, когда груз находится в положении равновесия (самый нижний или самый верхний пункт траектории маятника).

Кинетическая энергия груза связана с его скоростью. Чем быстрее груз движется, тем больше его кинетическая энергия. При колебаниях маятника кинетическая энергия максимальна, когда груз проходит через положение равновесия и его скорость максимальна, а минимальна, когда груз находится в крайнем положении и его скорость равна нулю.

Таким образом, в каждый момент времени полная механическая энергия маятника равна сумме его потенциальной и кинетической энергии:

\[E_{\text{полн}} = E_{\text{пот}} + E_{\text{кин}}\]

Изменение полной механической энергии груза происходит при переходе от одной точки к другой на траектории маятника, например, от положения равновесия до крайнего положения или наоборот. В этих точках происходит переход энергии между потенциальной и кинетической формами. Например, когда груз поднимается снизу вверх, его кинетическая энергия уменьшается, но при этом его потенциальная энергия увеличивается. И наоборот, когда груз спускается с верхней точки вниз, его кинетическая энергия увеличивается, а потенциальная энергия уменьшается.

Таким образом, при колебаниях маятника полная механическая энергия груза изменяется, но сумма потенциальной и кинетической энергий остается постоянной. Это связано с законом сохранения энергии, который гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена, а только превращена из одной формы в другую.