Преобразование энергии при свободных колебаниях. Затухающие колебания

При свободных колебаниях колебательная система получает энергию только в начальный момент времени, а далее энергия системы, а с ней и амплитуда колебаний (рис, кривая 1) не меняются.

В каждый момент времени сумма потенциальной и кинетической энергий груза, т.е. его полная механическая энергия, остается постоянной:

E_к + E_п = E_мех = const.

Кинетическая и потенциальная энергия при движении тела переходят друг в друга. Когда отклонение системы от положения равновесия максимально, потенциальная энергия максимальна, а кинетическая равна нулю. При прохождении положения равновесия, наоборот, потенциальная энергия достигает минимума (обычно ее в этой точке считают равной нулю), а кинетическая энергия (а с ней и скорость, импульс тела) максимальна.

В реальных системах (груз на нити или груз на пружине) работа непотенциальных сил не равна нулю. Энергия системы убывает за счет работы силы трения воздуха, опоры, внутренних сил в подвесе или пружине. Соответственно, убывает и амплитуда колебаний тела (рис, кривая 2). Такие колебания называются затухающими. При большой силе трения запас энергии, полученной системой расходуется уже за время одного колебания, и движение перестает быть периодическим (рис, кривая 3).