Упругая потенциальная энергия

Содержание

  1. 1. Как рассчитать упругую потенциальную энергию для идеальной пружины?
  2. 2. Настоящие упругие материалы
  3. 3. Тест по теме «Упругая потенциальная энергия»
Тест: 3 вопроса
1. Что такое упругая потенциальная энергия?
энергия, запасенная в результате приложения силы для деформации
энергия, потраченная в результате приложения силы для деформации
энергия, запасенная в результате приложения силы с целью сохранения
энергия, потраченная в результате приложения силы с целью сохранения
2. Что такое сила пружины?
консервативная сила, а у консервативных сил отсутствует потенциальная
консервативная сила, а у консервативных сил есть потенциальные энергии
консервативная сила, а у консервативных сил есть кинетические энергии
консервативная сила, а у консервативных отсутствует кинетическая энергия
3. К настоящим упругим материалам относятся
резиновые ленты
гибкие пластмассы
резиновые ленты и пластмассы
проволоки
Упругая потенциальная энергия

Это энергия, запасенная в результате приложения силы для деформации упругого объекта.

Энергия сохраняется до тех пор, пока сила не будет снята, и объект не вернется к своей первоначальной форме, выполняя работу в процессе. Деформация может включать сжатие, растяжение или скручивание объекта.
Многие объекты предназначены специально для хранения упругой потенциальной энергии, например:

  • спиральная пружина заводных часов;
  • растянутый лук лучника;
  • надувной шар, сжатый в тот момент, когда он отскакивает от кирпичной стены.

Объект, предназначенный для хранения потенциальной упругой энергии, обычно имеет высокий предел упругости, однако все упругие объекты имеют предел нагрузки, которую они могут выдержать.

Когда деформация превышает предел упругости, объект больше не вернется к своей первоначальной форме.

Совсем недавно заводные механические часы с пружинами были популярными аксессуарами. В настоящее время мы не склонны использовать их, потому что не существует материалов с достаточно высоким пределом упругости для хранения упругой потенциальной энергии с достаточно высокой плотностью энергии.

Как рассчитать упругую потенциальную энергию для идеальной пружины?

Закон Гука об упругости обсуждает, как величина силы FF в идеальной пружине линейно зависит от длины сжатия или растяжения ΔxΔx.

F=kΔxF = - k \cdot Δx,

где kk – некоторое положительное число, известное как постоянная пружины.

Сила пружины

Это консервативная сила, а у консервативных сил есть потенциальные энергии, связанные с ними.

Из определения работы мы знаем, что площадь под графиком силы против смещения дает работу, проделанную силой. На рисунке 1 показан график зависимости силы от смещения для пружины. Поскольку площадь под кривой представляет собой треугольник, и в идеальной пружине энергия не теряется, потенциальная энергия упругости UU можно найти по проделанной работе:

U = 12(x)k(x) = 12k(x)2U\;=\;\frac12(\triangle x)\cdot k(\triangle x)\;=\;\frac12k(\triangle x)^2

упругая  потенциальная энергия.jpg

Настоящие упругие материалы

Некоторые упругие материалы, такие как резиновые ленты и гибкие пластмассы, могут функционировать как пружины, но часто имеют гистерезис, это означает, что кривая сила –растяжение следует по другому пути, когда материал деформируется, по сравнению с тем, когда он возвращается к своему равновесному положению.

К счастью, основной метод применения определения работы, который мы использовали для идеальной пружины, также работает для упругих материалов в целом. Упругая потенциальная энергия всегда может быть найдена из области под кривой зависимости силы от растяжения, независимо от формы кривой.

Научная статья по физике на заказ от проверенных экспертов по низкой цене!

Тест по теме «Упругая потенциальная энергия»

Комментарии

Нет комментариев

Предыдущая статья

Тепловая энергия
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Прямой эфир