안녕하세요!!
답변이 늦어 죄송합니다!ㅠㅠ 눈치 보지 말고 편하게 질문주세용 :)
이 부분은 나중에 "Oscillation" 단원 배우시면 궁금증이 해소되실 것 같습니다 :)
Vertical spring에서는
1) objcect를 "release"해서 위아래로 oscillate하는지
2) objcect를 살포시 내려놓아서 equilibrium 상태인지
에 따라서 달라집니다!
1) 1번 케이스처럼 object을 release한다면 밑으로 쭉 떨어졌다가 equilibrium position (Fnet=0인 지점)을 지나서 다시 쭉 올라왔다가를 반복하면서 위아래로 oscillate하게 됩니다.
이때에는 Conservation of energy를 쓰셔도 됩니다! (External force가 없어서 object-spring-Earth system의 에너지가 보존됩니다.)
2) 하지만 2번 케이스처럼 손으로 잡고 있다가 천천히 밑으로 내려서 equilibrium 상태로 둔다면
사람이 object-spring-Earth system에 external force를 가해주게 됩니다.
따라서 conservation of energy를 쓰시면 안됩니다!
대신, at rest 상태이기 때문에 Fnet = 0을 사용하시면 됩니다 :)
Conservation of energy를 사용하시고 싶으시면, 1번 케이스처럼 object를 release해서 위아래로 oscillate하는 상황을 가정하고 푸시면 됩니다 :)
위 그림처럼 unstretched position에서 release를 하게 되면 equilibrium position을 지나서 maximum stretched position까지 늘어났다가 다시 위로 올라가게 됩니다.
이 부분은 Oscillation에서 더 자세히 다루게 되니 자세한 설명은 뒤에서 들으시면 좋을 것 같습니다!
우선 Equilibrium position이 oscillation path 정확히 중간에 위치하게 됩니다. 따라서 maximum stretch에서부터 unstretched position까지를 거리 2x로 두고 (x = 3.5cm)
conservation of energy를 적용해보시면 답이 똑같이 나옵니다 :)
제일 위, 아래에서는 속도가 0이 되므로 KE=0입니다.
제일 아래는 Gravitational PE=0으로 두면, 제일 위에서는 gravitational PE = mg*2x가 됩니다.
제일 위에서는 spring stretch가 없기 때문에 spring PE = 0이고, 제일 아래에서는 2x만큼 늘어났기 때문에 spring PE=1/2*k*(2x)^2이 됩니다.
대입해보시면 강의에서 풀어드린 답이랑 똑같이 나오는 걸 확인하실 수 있을거에요 :)
도움되셨기를 바랍니다!!
-클로이쌤-