Comprender el movimiento armónico simple (shm) de un resorte
* Energía potencial: Cuando la masa está en sus posiciones extremas (más lejos de la posición de equilibrio/media), toda su energía se almacena como energía potencial. El resorte se estira o se comprime en su máxima extensión, y esta energía almacenada está esperando ser liberada.
* Energía cinética: A medida que la masa comienza a moverse hacia la posición media, la energía potencial almacenada en la primavera se convierte en energía cinética. La masa gana la velocidad a medida que se acerca a la posición media.
* Conservación de energía: La energía mecánica total del sistema (potencial + cinético) permanece constante. Esto significa que a medida que la masa se mueve hacia la posición media, la energía potencial disminuye y la energía cinética aumenta.
Por qué la velocidad es máxima en la posición media
* Energía potencial cero: En la posición media, el resorte no está estirado ni comprimido. Esto significa que no hay energía potencial almacenada en la primavera.
* Energía cinética máxima: Dado que toda la energía potencial se ha convertido en energía cinética, la masa tiene su velocidad máxima en la posición media.
Por qué la velocidad es cero en las posiciones extremas
* Energía potencial máxima: En las posiciones extremas, toda la energía está en forma de energía potencial. El resorte está completamente estirado o comprimido, y la masa es momentáneamente estacionaria.
* Energía cinética cero: Como no hay energía cinética, la masa tiene una velocidad cero en las posiciones extremas.
Visualizarlo
Imagina un péndulo oscilante. En los puntos más altos de su swing (posiciones extremas), se detiene momentáneamente. Esto es similar a la masa adjunta a un resorte. En la posición media, el péndulo tiene su velocidad máxima. Esto es análogo a la masa unida a un resorte que tiene su velocidad máxima en la posición media.
Punto clave: La velocidad de la masa unida a la primavera cambia continuamente a medida que oscila entre las posiciones medias y extremas. Es importante entender que la masa no salta de repente de la velocidad cero a la velocidad máxima. Es un cambio gradual, acelerado a medida que avanza hacia la posición media y se desacelera a medida que se mueve hacia las posiciones extremas.
