あ 弾性位置エネルギー それは一種の 位置エネルギー 材料の弾性特性に関連しており、その圧縮または弾性が体の動きを生み出すことができます。 測定単位はジュールで、弾性定数と弾性物体が受ける変形の 2 乗を 2 で割った値との積によって計算できます。
さらに詳しく: 電位エネルギー — 電荷の相互作用を必要とする位置エネルギーの一種
弾性位置エネルギーの概要
あ エネルギー 弾性ポテンシャルは、弾性体の変形と伸びに関連する位置エネルギーの形式です。
その計算式は次のとおりです。
\(E_{pel}=\frac{k\cdot x^2}2\)
弾性位置エネルギーを弾性力に関連付ける式によって計算することもできます。
\(E_{pel}=\frac{F_{pel}\cdot x}2\)
で 物理的、エネルギーは常に保存され、生成または破壊されることはありません。
弾性位置エネルギーを重力位置エネルギーおよび/または運動エネルギーに変換することが可能です。
弾性位置エネルギーは、重力位置エネルギーよりもゆっくりと運動エネルギーに変換されます。
重力位置エネルギーは、重力場の領域に位置する物体の高さの変化に関連しています。
弾性位置エネルギーとは何ですか?
弾性位置エネルギーは 一 物理量 弾性材料によって生成されるアクションに関連するスケーリングまたは 他のボディにも柔軟に対応. 弾性または柔軟な材料の例としては、バネ、ゴム、弾性体などがあります。 これは、重力位置エネルギーと同様に、位置エネルギーの形式の 1 つです。
国際単位系によると (SI), 測定単位はジュールです。、文字で表されます J.
彼女はいる 弾性定数と弾性物体が受ける変形に正比例します。したがって、それらが増加すると、弾性位置エネルギーも増加します。
弾性位置エネルギーの公式
→ 弾性位置エネルギー
\(E_{pel}=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(E_{ペル}\) → 弾性位置エネルギー、ジュール単位で測定 \([J]\).
k → 弾性定数、ニュートン/メートルで測定 \([N/m]\).
バツ → 物体の変形、メートル単位で測定\([m]\).
例：
ばね定数が 200 N/m であることを前提として、0.5 m だけひずんだばねの弾性位置エネルギーを求めます。
解決：
次の式を使用して弾性位置エネルギーを計算します。
\(E_{pel}=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(E_{pel}=\frac{200\cdot 0.5^2}2\)
\(E_{pel}=\frac{200\cdot 0.25}2\)
\(E_{ペル}=25\ J\)
弾性位置エネルギーは 25 ジュールです。
→ 弾性力に関係する弾性位置エネルギー
\(E_{pel}=\frac{F_{pel}\cdot x}2\)
\(E_{ペル}\) → 弾性位置エネルギー、ジュール単位で測定 \([J]\).
\(胆汁)\) → 弾性力、つまりバネによって加えられる力、ニュートン単位で測定 \([N]\).
バツ → 物体の変形、メートル単位で測定 \([m]\).
例：
100 Nの力を受けたときに2.0 cmだけひずむばねの弾性位置エネルギーはいくらですか?
解決：
まず、変形をセンチメートルからメートルに変換します。
20cm = 0.2m
次に、それを関連付ける式によって弾性位置エネルギーを計算します。 弾性力:
\(E_{pel}=\frac{F_{pel}\cdot x}2\)
\(E_{pel}=\frac{100\cdot0,2}2\)
\(E_{ペル}=10\ J\)
弾性位置エネルギーは 10 ジュールです。
弾性位置エネルギーの応用
弾性位置エネルギーの応用 主に、他の形態のエネルギーへの変換、または運動エネルギーの貯蔵を指します。. 以下に、その応用例をいくつか見ていきます。
車のバンパーは衝撃を受けると変形し、最大量の運動エネルギーを蓄えて弾性位置エネルギーに変換するように設計されています。
トランポリンではバネや弾性素材が変形し、エネルギーが発生します。 後に運動エネルギーと位置エネルギーに変換される弾性ポテンシャル 重力的な。
一部のスニーカーには、運動エネルギーが弾性位置エネルギーに変換される動きによって受ける衝撃を軽減するスプリングが付いています。
弾性位置エネルギーの変換
弾性位置エネルギーはエネルギー保存則に従い、エネルギーは常に保存され、作成または破壊することはできません。 このため、彼女は、 などの他の形態のエネルギーに変換できます。 運動エネルギー および/または 重力位置エネルギー.
下の図でわかるように、ばねは最初は圧縮されていますが、解放されると、弾性位置エネルギーが運動エネルギーに変換されるため、動きを獲得します。
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弾性位置エネルギーのメリットとデメリット
弾性位置エネルギーには次のような利点と欠点があります。
アドバンテージ： 動きによる衝撃を軽減します。
不利益： 重力の位置エネルギーに比べてゆっくりとエネルギーを変換します。
弾性位置エネルギーと重力位置エネルギーの違い
弾性位置エネルギーと重力位置エネルギーは、さまざまな側面に関連する位置エネルギーの形式です。
弾性位置エネルギー: 物体上のバネや弾性オブジェクトの作用に関連しています。
重力位置エネルギー: 重力場の領域にある天体の高さの変化に関連しています。
弾性位置エネルギーに関する演習を解決しました
質問1
(敵) おもちゃの車にはいくつかの種類があります。 中には、子供がベビーカーを後ろに引くと中のバネが縮むロープ式のものもあります。 手を離すと、スプリングが初期形状に戻りながらカートが動き始めます。 説明されているカート内で行われるエネルギー変換プロセスは、以下でも検証されています。
A) ダイナモ。
B) 車のブレーキ。
C) 内燃機関。
D) 水力発電所。
E) スリングショット (スリングショット)。
解決：
オルタナティブE
スリングショットでは、バネからの弾性位置エネルギーが運動エネルギーに変換され、物体が解放されます。
質問2
(Fatec) 質量 0.60 kg のブロックが、垂直面内のトラック上の点 A に静止している状態から落下します。 A点は線路基部から2.0m上にあり、ばね定数150N/mのばねが固定されています。 摩擦の影響は無視できるため、 \(g=10m/s^2\). スプリングの最大圧縮量はメートル単位で次のようになります。
A) 0.80
B) 0.40
C) 0.20
D) 0.10
E) 0.05
解決：
代替案 B
次の定理を使用します。 機械的エネルギー保存 ばねが受ける最大圧縮の値を求めるには、次のようにします。
\(E_{m\ 前}=E_{m\ 後}\)
あ 力学的エネルギー は運動エネルギーと位置エネルギーの合計なので、次のようになります。
\(前E_{c\}+E_{p\前}=E_{c\後}+E_{p\後}\)
ここで、位置エネルギーは弾性位置エネルギーと重力位置エネルギーの合計です。 したがって、次のようになります。
\(E_{c\ 前}+E_{pel\ 前}+E_{pg\ 前}=E_{c\ 後}+E_{pel\ 後}+E_{pg\ 後}\)
この場合、重力位置エネルギーが弾性位置エネルギーに変換されるため、次のようになります。
\(E_{pg\ 前}=E_{pel\ 後}\)
それぞれの式を代入すると、次のようになります。
\(m\cdot g\cdot h=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(0,6\cdot 10\cdot 2=\frac{150\cdot x^2}2\)
\(12=75\cdot x^2\)
\(x^2=\frac{12}{75}\)
\(x^2=0.16\)
\(x=\sqrt{0,16}\)
\(x=0.4\m\)
パメラ・ラファエラ・メロ著
物理教師
ソース： ブラジル学校 - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-potencial-elastica.htm