TREŚĆ:

Zadanie 3.

Ciężarek o masie $m=100,0\text{g}$ jest zawieszony na sprężynie i wykonuje drgania harmoniczne w kierunku pionowym, w jednorodnym, ziemskim polu grawitacyjnym. 

Przyjmujemy, że ciężarek drga wzdłuż osi $y$ skierowanej pionowo w górę. Na poniższym wykresie przedstawiono zależność współrzędnej prędkości $v_y$ ciężarka od czasu $t$. Dodatnia wartość współrzędnej prędkości $v_y$ oznacza, że zwrot wektora prędkości ciężarka jest w górę, a ujemna wartość – że zwrot wektora prędkości jest w dół. Prędkość ciężarka określamy w układzie odniesienia związanym z ziemią.

Przyjmij uproszczony model zjawiska, w którym:

• na ciężarek działają tylko siła sprężystości ${\vec{F}}_s$ sprężyny i siła grawitacji ${\vec{F}}_g$
• wartość siły sprężystości, z jaką sprężyna działa na ciężarek, jest wprost proporcjonalna do wydłużenia sprężyny ponad jej długość swobodną (gdy jest nierozciągnięta)
• układ odniesienia związany z ziemią traktujemy jako układ inercjalny
• pomijamy opory ruchu
• pomijamy masę sprężyny
• przyśpieszenie grawitacyjne ziemskie ma wartość $g=9,81\frac{\text{m}}{{\text{s}}^2}$.

Zadanie 3.2. 

Siły działające na ciężarek się równoważą, gdy ciężarek znajduje się w punkcie o współrzędnej $y=0$, natomiast najwyższe i najniższe położenia ciężarka znajdują się – odpowiednio – w punktach o współrzędnych: $y=A$ oraz $y=-A$. W pewnej chwili ruchu drgającego ciężarek znalazł się w punkcie $P$ (zobacz schematyczny rysunek poniżej).

Na rysunku powyżej narysuj i podpisz siłę sprężystości ${\vec{F}}_s$ i siłę grawitacji ${\vec{F}}_g$ działające na ciężarek w punkcie $P$. Zachowaj relację (większy, równy, mniejszy) między wartościami tych sił i zapisz tę relację – wpisz w wykropkowane miejsce poniżej odpowiedni znak wybrany spośród: $>$, $=$, $<$.

$F_s\underset{\text{...........}}{}{F}_g$

---

ROZWIĄZANIE:

 Uzasadnienie: 

Wartość siły ciężkości ciężarka nie