Energia muundumine võnkumisel

10. klass > Füüsika > 2. Mehaanika

Kui võnkuda saav süsteem tasakaalust välja viia, suu­re­neb selle süsteemi me­haa­niline (potent­siaal­ne) energia süsteemiga teh­ta­va töö arvelt.

Amplituudasendis on tao­lise süsteemi potentsiaalne energia maksimaalne, ki­nee­­tiline energia on ampli­tuud­­asen­dis võrdne nulli­ga.

172

Kui võnkuv keha hakkab liikuma tasakaaluasendi suu­nas, hakkab tema po­tent­siaalne energia vähe­nema samal ajal kui tema kineetiline energia kasvab ning see on seda suurem, mida lähemale keha tasakaaluasendile jõuab.

Tasakaaluasendis on keha kineetiline energia maksimaalne, potentsiaalne energia aga minimaalne.

173

Kuna keha inertsi tõttu tasakaalu asendis ei peatu vaid liigub edasi, hakkab süsteemi potentsiaalne energia taas suurenema. Kui süsteemile ei mõju väliseid jõudusid, saab potentsiaalse energia suurenemine toimuda ainult kineetilise energia kahanemise arvelt – keha kiirus hakkab vähenema.

Kineetiline energia väheneb esi­algse amplituudasendiga võr­reldes vastas asendisse jõu­des taas nullini, po­tent­siaalne energia saavutab aga jälle maksimumi – võnkuv keha pea­tub, tema liikumis­suund muu­tub ning protsess hakkab vas­tas­suunas liikumisel ennast kor­dama.

174

Kui süsteemis ei esine hõõrdumist või muid protsesse, millega kaasneb energiakadu, võivad taolised võnkumised toimuda kuitahes kaua – on sumbumatud.

Reaalsed võnkumised ei toimu peaaegu kunagi energiakadudeta. Kehade igasugusel mehaanilisel liikumisel muundub nende endi ja teiste kehade vahelise vastastikmõju tõttu osa mehaanilist energiast sise­ener­gi­aks (kehad soojenevad). Seetõttu sumbuvad reaalsuses toimuvad võnkumised suhteliselt kiiresti.

175