Kuvaajassa on värähtelevään jouseen vaikuttavan kokonaisvoiman muutoksen kuvaaja (kuva alla). Tasapainoasemassa jouseen vaikuttava kokonaisvoima on nolla.

a)
Milloin nopeus on kaikkein suurin?

b)
Millaiset ovat paikan ja nopeuden kuvaajat? Millä perusteella kuvaajat eroavat toisistaan?

Ratkaisu

a) 
Kun kokonaisvoima saa suurimman tai pienimmän arvonsa, jousi on venynyt pisimpään tai puristunut lyhimpään asemaansa. Tällöin jousen potentiaalienergia on suurin ja liike-energia nolla. Kun kokonaisvoima on nolla, jousi on tasapainoasemassa. Jousen potentiaalienergia on nolla ja liike-energia suurin. Kun liike-energia on suurin, on jousen nopeus suurin. Ensimmäisen kerran nopeus on suurimmillaan hetkellä 0,2 s. Tämän jälkeen nopeus on suurin aina puolen jakson välein. (Jakson pituus 0,5 s.)

b)

Kokonaisvoiman merkki ilmaisee voiman vaikutussuuntaa. Kun kokonaisvoima saa ääriarvonsa, on nopeus nolla. Kun kokonaisvoima on nolla, nopeus on suurin. Nopeuden merkki ilmaisee liikkeen suuntaa. Puolijakson välein jousi on liikkeessä vastakkaisiin suuntiin.

Kokonaisvoima on jousivoiman ja painon summa. Koska paino on koko ajan yhtä suuri ja vaikuttaa samaan suuntaan, määräävät jousivoimassa tapahtuvat muutokset kokonaisvoiman merkin. Tasapainoasemassa jousivoima ja paino ovat yhtä suuret. Jousivoiman määritelmän mukaan jousivoima [[$F$]] vaikuttaa vastakkaiseen suuntaan poikkeamasta [[$x$]]: [[$ \bar{F}=-k\bar{x}$]].

Olkoon suunta alaspäin positiivinen. Kun kokonaisvoima on alaspäin (merkki positiivinen), on poikkeama tasapainoasemasta ylöspäin (merkki negatiivinen). Poikkeaman ja kokonaisvoiman välillä on puolen jakson vaihe-ero.