📜  弹性势能

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:36.437000             🧑  作者: Mango

弹性势能

物品由于其位置而存储在其中的能量称为势能。当我们想到势能时,首先想到的图像通常是刚刚开始下落的高空物品。由于它的高度,它具有存储在其中的势能。当它下降时,这种能量转化为动能。但是,在某些其他情况下,物品可能具有势能。弹性物质就是一个这样的例子。通过一个例子,我们将在本文中复习弹性势能公式。让我们研究一下这个想法!

什么是势能?

作为其位置的函数,物体可以存储能量。当拆除机器的重球保持在高处时,它会储存能量。这种存储的位置能量称为势能。同样,由于其姿势,拉弓可以储存能量。

当弓处于正常位置时(即未拉动),弓中没有能量存储。然而,当它的位置从其典型的平衡状态改变时,由于其位置,弓可以储存能量。这种存储的位置能量称为势能。势能是物体所在位置储存的能量。

势能分为两种:

  • 重力势能:当物体被提升到地面以上的特定高度时,它所包含的能量称为重力势能。
  • 弹性势能:弹性势能是能量的第二种形式。弹性势能可以在两个方向上被拉伸或挤压。为了使弹性势能起作用,物体必须具有弹性。

让我们详细讨论弹性势能:

弹性势能

这是由于形状变形而存储在物品中的能量。弹性势能可以在任何可以扭曲然后恢复其原始形状的物品中找到。橡皮筋、海绵、弹力绳和其他类似物品就是例子。

弹性势能是由于使用力使弹性元件变形而积累的能量。能量积累,直到力被解决,物体将恢复原状,完成过程中的任务。变形可以是物体的压缩、拉伸或扭曲。例如,许多物体是专门为存储弹性势能而设计的:

一个物体被设计用于储存弹性势能并具有高屈服强度,然而,边境税的所有灵活特性,他们将能够阻止它。当物体变形超过其弹性极限时,它不会恢复到原来的形状。在前几代中,齿轮、机械表也是由于资源造成的,这些资源也是流行的配件。此时,我们不太可能是机械的、智能手机,因为没有具有高弹性极限的材料,即以足够高的能量密度存储弹性势能。

胡克定律

在考虑弹性势能时,最典型的要考虑的项目之一是弹簧。弹簧可以通过两种方式扭曲,这两种方式都会导致恢复平衡。它们可以被拉伸也可以被压缩。为了得到弹簧的弹性势能公式,我们必须首先考察胡克定律。

当弓处于正常位置时(即未拉动),弓中没有能量存储。然而,当它的位置从其典型的平衡状态改变时,由于其位置,弓可以储存能量。这种存储的位置能量称为势能。势能是物体所在位置储存的能量。

弹簧的位移用 x 表示,而弹簧常数用 k 表示。这个常数是弹簧刚度的量度,每个弹簧都是独一无二的。弹簧常数受弹簧材料和盘绕线材厚度等因素的影响。

数学上,

F = –kx

其中 F 是力,x 是延伸长度,k 是弹簧常数,单位为 N/m。

带有负号的公式通常用于将胡克定律描述为恢复力,但也可以使用正数。弹簧的位移用 x 表示,而弹簧常数用 k 表示。这个常数是弹簧刚度的量度,每个弹簧都是独一无二的。

弹簧常数受弹簧材料和盘绕线材厚度等因素的影响。

当弹性物体拉伸时,原子和分子会退化,直到施加压力,当压力消除时,它们会恢复到原来的状态。所以根据胡克定律,拉伸弹簧的力与拉伸量成正比。

示例问题

问题 1:Geek 拉一个弹簧常数 k=100 N/m 的弹簧,将其从 0.10 m 的静止长度拉伸到 0.20 m,弹簧中存储的弹性势能是多少?

解决方案:

问题 2:垂直弹簧与质量为 10 kg 的负载相关联,该负载被压缩 10m。确定弹簧的力常数。

解决方案:

问题3:势能如何计算?

解决方案:

问题 4:一个男孩拉一个弹簧常数 k=200 N/m 拉伸 0.10m 的弹簧,弹簧中储存的弹性势能是多少?

解决方案:

问题 5:什么是胡克定律?

解决方案: