Energia i specjalne przypadki drgań
Drgania mogą przybierać różne formy w zależności od warunków. Drgania gasnące to takie, w których amplituda stopniowo maleje w czasie (np. wahadło, które zatrzymuje się), podczas gdy okres pozostaje niezmieniony. Z kolei w drganiach wymuszonych amplituda zmienia się skokowo, gdy jakiś czynnik zewnętrzny wpływa na układ.
Fascynującym zjawiskiem jest rezonans mechaniczny - występuje, gdy układ drgający przekazuje energię innemu układowi o takiej samej częstotliwości. Dzięki rezonansowi nawet niewielkie siły mogą wywoływać drgania o dużej amplitudzie. To zjawisko może być zarówno użyteczne, jak i niebezpieczne!
W ruchu harmonicznym energia stale się przekształca, ale energia całkowita pozostaje stała. Energia mechaniczna to suma energii potencjalnej Ep=kx2/2 i kinetycznej Ek=mv2/2. W maksymalnym wychyleniu ciało zatrzymuje się, więc jego energia kinetyczna wynosi zero, a potencjalna jest maksymalna. Gdy ciało przechodzi przez położenie równowagi, sytuacja jest odwrotna - energia potencjalna jest minimalna, a kinetyczna maksymalna.
⚠️ Uwaga! W rzeczywistości energia mechaniczna układu drgającego powoli maleje z powodu tarcia i oporu powietrza, co prowadzi do drgań gasnących. To dlatego huśtawka z czasem zatrzymuje się, jeśli przestaniemy ją popychać!