Hvor potentiel energi opstår en elastisk fjeder?

Potentiel energi i en elastisk fjeder

Potentiel energi i en elastisk fjeder opstår fra -arbejdet, der er udført for at deformere foråret . Her er en sammenbrud:

1. Hookes lov:

- Springs adlyder Hookes lov, der siger, at den kraft, der kræves for at strække eller komprimere en fjeder, er proportional med forskydningen fra dens ligevægtsposition. Matematisk udtrykkes dette som: f =-kx

- f: Kraft påført

- k: Forårskonstant (et mål for fjederens stivhed)

- x: Forskydning fra ligevægt

2. Arbejde udført:

- Når du strækker eller komprimerer en fjeder, udøver du en kraft mod fjederens gendannelsesstyrke. Denne styrke fungerer på foråret.

- Det udførte arbejde for at deformere foråret opbevares som potentiel energi (PE) .

3. Beregning af potentiel energi:

- Den potentielle energi, der er gemt i en fjeder, beregnes ved hjælp af følgende formel: pe =(1/2) kx²

- pe: Potentiel energi

- k: Forårskonstant

- x: Forskydning fra ligevægt

4. Energilagring:

- Den lagrede potentielle energi i foråret repræsenterer evnen til at udføre arbejde. Når du frigiver foråret, udøver den en kraft og vender tilbage til dens ligevægtsposition.

- Denne kraft kan bruges til at udføre arbejde, som at drive en masse eller tænde en mekanisme.

I det væsentlige er den potentielle energi, der er gemt i en forår, et direkte resultat af det udførte arbejde for at deformere det. Denne energi er derefter tilgængelig til at arbejde, når foråret frigives.

Eksempel:

Forestil dig en fjeder med en fjederkonstant på 100 N/m. Du strækker det med 0,2 meter.

- arbejde udført: Arbejde =(1/2) * 100 n/m * (0,2 m) ² =2 joules

- Potentiel energi gemt: Pe =2 joules

Derfor har foråret opbevaret 2 joules potentiel energi, klar til at blive omdannet til kinetisk energi, når den frigives.