Obtener 2 respuestas diferentes al encontrar la constante de resorte kkk cuando la gravedad está involucrada

Bien, me he estado rompiendo el cerebro durante la última hora tratando de descubrir cómo calcular k en un problema como este:

Una masa de 10 kg está unida a un resorte que cuelga del techo. Se suelta, se deja oscilar y se detiene en un nuevo punto de equilibrio 10 metros por debajo de la longitud natural del resorte. ¿Cuál es el valor de la constante de resorte k para este resorte?

Hay dos enfoques que me están dando respuestas diferentes:

1: Podemos usar fuerzas: en el equilibrio, la fuerza de la gravedad será igual a la fuerza del resorte, por lo que mg = kx. Esto da un valor de (10)(9,8) = k (10) o k = 9,8.

2: Podemos usar energía potencial. Antes de que la masa se libere, tiene energía potencial gravitatoria; en el nuevo equilibrio, tiene MENOS PE gravitacional, pero PE más elástico, ya que ahora está estirado. El PE elástico debe haberse convertido de PE gravitacional, por lo que dPE (elástico) = dPE (gravitacional). Como el cambio de altura es el mismo que el cambio de estiramiento, la h en mgh = la x para el estiramiento del resorte. Entonces:

dPE (elástica) = dPE (gravitacional), h = x

.5kx^2 = mgx

.5kx = miligramos

k = 2 mg/x

Conectando, obtenemos k = 2(10)(9.8)/10 o k = 19.6 , que es el doble de la k encontrada a través del otro método.

Debo estar perdiendo algo aquí, ¿por qué obtengo dos valores diferentes para k según el enfoque que use?

Respuestas (2)

Después de soltar la masa, acelera hacia abajo y en la posición de equilibrio estático ha perdido metro gramo X de energía potencial gravitatoria mientras que al mismo tiempo gana 1 2 k X 2 energía potencial elástica y 1 2 metro v 2 energía cinética.
Entonces la masa sobrepasa la posición de equilibrio estático y finalmente se detiene cuando la extensión es 2 X .
En esta posición ha perdido metro gramo ( 2 X ) energía potencial gravitatoria mientras que al mismo tiempo gana 1 2 k ( 2 X ) 2 energía potencial elástica.
Igualar estas dos energías da el mismo valor de la constante de resorte que el que se encuentra usando la extensión estática k = metro gramo X .

Luego, la masa oscila alrededor de la posición de equilibrio estático con amplitud reducida y finalmente se detiene en el equilibrio estático, el sistema resorte-masa ha perdido la mitad de su energía mecánica debido a las fuerzas resistivas que actúan sobre el sistema.

La energía no se conserva en este experimento: sueltas el resorte y el resorte oscila, pierde energía mientras se asienta y termina en un nuevo equilibrio después de haber perdido energía. calculó el punto de giro del bloque si el resorte no tenía fricción y determinó correctamente que está más abajo que el nuevo equilibrio.