Давайте рассмотрим ситуацию, когда массивный груз подвешен на пружине и движется вниз к положению равновесия. В этом процессе участвуют три типа энергии: потенциальная энергия пружины, кинетическая энергия груза и потенциальная энергия груза в поле тяжести. Мы проанализируем, как меняются эти энергии по мере движения груза.

• Когда груз начинает двигаться вниз, пружина растягивается. Потенциальная энергия пружины определяется формулой: Uпруж = (1/2) * k * x², где k - жесткость пружины, а x - удлинение пружины.
• По мере того как груз опускается, x увеличивается, следовательно, потенциальная энергия пружины также увеличивается.

• Когда груз начинает движение вниз, он приобретает скорость, и, соответственно, его кинетическая энергия увеличивается. Кинетическая энергия груза определяется формулой: K = (1/2) * m * v², где m - масса груза, а v - его скорость.
• По мере того как груз ускоряется, его кинетическая энергия возрастает.

• Потенциальная энергия груза в поле тяжести определяется формулой: Uграв = m * g * h, где g - ускорение свободного падения, а h - высота груза над уровнем отсчёта.
• Когда груз опускается вниз, h уменьшается, что приводит к уменьшению потенциальной энергии груза в поле тяжести.

Теперь подведем итог:

• Потенциальная энергия пружины увеличивается по мере растяжения пружины.
• Кинетическая энергия груза увеличивается, так как он ускоряется при движении вниз.
• Потенциальная энергия груза в поле тяжести уменьшается, так как он опускается.

Важно отметить, что в процессе, когда груз движется к положению равновесия, сумма изменений потенциальной энергии пружины и потенциальной энергии груза в поле тяжести будет равна изменению кинетической энергии груза. Это соответствует закону сохранения энергии, который гласит, что энергия в замкнутой системе сохраняется.