Тележка массой 0,5 кг, прикрепленная к горизонтальной пружине жёсткостью 200 Н/м, совершает свободные гармонические колебания (см. рисунок). Максимальная скорость тележки равна 3 м/c. Какова амплитуда колебаний тележки? Массой колёс можно пренебречь.
При гармонических колебаниях выполняется закон сохранения энергии, потенциальная энергия пружины переходит в кинетическую энергию тележки:
где – максимальная потенциальная энергия пружины,
– максимальная кинетическая энергия тележки.
Распишем энергии по формулам:
где – жесткость пружины,
– максимальное сжатие (амплитуда),
– масса тележки,
– максимальная скорость тележки.
Отсюда: