Một con lắc lò xo có k = 4N/m; m = 100g được gắn trên trần của một toa tàu. Khi tàu đứng yên thì kích thích cho con lắc lò xo dao động. Đường ray được ghép bởi những thanh ray dài 40m. Toa tàu xóc nhẹ mỗi khi

Để tính cơ năng của con lắc lò xo, ta cần sử dụng công thức tính cơ năng trong dao động điều hòa. Cơ năng (E) của con lắc lò xo được tính bằng tổng thế năng và động năng, nhưng trong dao động điều hòa, cơ năng sẽ luôn bằng thế năng cực đại hoặc động năng cực đại (tuỳ thuộc vào vị trí của con lắc).

Công thức cơ năng của con lắc lò xo là:

E = (1/2) k A^2

Trong đó:
- E là cơ năng.
- k là độ cứng của lò xo (N/m).
- A là biên độ dao động (m).

Đầu tiên, chúng ta cần chuyển đổi các giá trị đã cho:
- k = 4 N/m.
- A = 10 cm = 0.1 m.

Tiếp theo, chúng ta thay vào công thức:

E = (1/2) k A^2 = (1/2) 4 (0.1)^2

E = (1/2) 4 0.01 = (1/2) * 0.04 = 0.02 J.

Vậy, cơ năng của con lắc lò xo khi tàu chạy với vận tốc 40 m/s là 0.02 Joule.

Lí do mà cơ năng không thay đổi khi tàu chạy với vận tốc 40 m/s là vì trong dao động điều hòa, cơ năng phụ thuộc vào các yếu tố như độ cứng của lò xo và biên độ dao động, không phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của tàu. Tốc độ của tàu chỉ ảnh hưởng đến các yếu tố bên ngoài, chứ không ảnh hưởng đến cơ năng của con lắc lò xo trong hệ thống này.