Comprendre le mouvement harmonique simple (SHM) d'un printemps
* Énergie potentielle: Lorsque la masse est à ses positions extrêmes (la plus loin de la position d'équilibre / moyenne), toute son énergie est stockée comme énergie potentielle. Le ressort est étiré ou comprimé dans sa mesure maximale, et cette énergie stockée attend d'être libérée.
* énergie cinétique: Alors que la masse commence à se déplacer vers la position moyenne, l'énergie potentielle stockée au printemps est convertie en énergie cinétique. La masse gagne en vitesse à l'approche de la position moyenne.
* Conservation de l'énergie: L'énergie mécanique totale du système (potentiel + cinétique) reste constante. Cela signifie que lorsque la masse se déplace vers la position moyenne, l'énergie potentielle diminue et que l'énergie cinétique augmente.
Pourquoi la vitesse est maximale à la position moyenne
* zéro énergie potentielle: À la position moyenne, le ressort n'est ni étiré ni comprimé. Cela signifie qu'il n'y a pas d'énergie potentielle stockée au printemps.
* Énergie cinétique maximale: Étant donné que toute l'énergie potentielle a été convertie en énergie cinétique, la masse a sa vitesse maximale à la position moyenne.
Pourquoi la vitesse est nulle aux positions extrêmes
* Énergie potentielle maximale: Aux positions extrêmes, toute l'énergie est sous la forme d'une énergie potentielle. Le ressort est soit entièrement étiré ou comprimé, et la masse est momentanément stationnaire.
* énergie cinétique zéro: Puisqu'il n'y a pas d'énergie cinétique, la masse a une vitesse nulle aux positions extrêmes.
la visualiser
Imaginez un pendule balançant. Aux points les plus élevés de son swing (positions extrêmes), il s'arrête momentanément. Ceci est similaire à la masse attachée à un ressort. À la position moyenne, le pendule a sa vitesse maximale. Ceci est analogue à la masse attachée à un ressort ayant sa vitesse maximale à la position moyenne.
Point clé: La vitesse de la masse attachée au ressort change en continu car elle oscille entre les positions moyennes et extrêmes. Il est important de comprendre que la masse ne saute pas soudainement de la vitesse nulle à la vitesse maximale. C'est un changement progressif, accélérant lorsqu'il se déplace vers la position moyenne et se décélérant alors qu'il se dirige vers les positions extrêmes.
