Zadanie 5.2 — Ruch harmoniczny (drgania) · Matura 2025, poziom Rozszerzony

Klocek, na który działa siła ciężkości o wartości $F_c=1,0\text{ N}$, jest zawieszony na sprężynie i wykonuje drgania harmoniczne wzdłuż osi $x$ zwróconej pionowo w górę, w jednorodnym, ziemskim polu grawitacyjnym.Współrzędna położenia klocka w najniższym położeniu jest równa $x=0\text{ cm}$.

Współrzędna położenia klocka w położeniu równowagi sił jest równa $x_0=5\text{ cm}$.

Współrzędna położenia klocka w najwyższym położeniu jest równa $x=10\text{ cm}$.

Gdy klocek znajduje się w najwyższym położeniu, to sprężyna nie jest odkształcona – jej długość jest równa długości swobodnej.

Przyjmij założenia:
• na ciężarek działają tylko siła sprężystości ${\vec{F}}_s$ sprężyny i siła ciężkości ${\vec{F}}_c$
• wartość siły sprężystości, z jaką sprężyna działa na ciężarek, jest wprost proporcjonalna do wydłużenia sprężyny ponad jej długość swobodną
• pomijamy opory ruchu oraz pomijamy masę sprężyny
• przyśpieszenie grawitacyjne ziemskie ma wartość $g=9,81{\text{ m/s}}^2$.