ა ელასტიური პოტენციური ენერგია ეს არის ერთგვარი პოტენციური ენერგია დაკავშირებულია მასალების ელასტიურ თვისებებთან, რომელთა შეკუმშვა ან ელასტიურობა შეუძლია წარმოქმნას სხეულების მოძრაობა. მისი საზომი ერთეულია ჯული და ის შეიძლება გამოითვალოს ნამრავლით დრეკადობის მუდმივობასა და ელასტიური ობიექტის მიერ განცდილი დეფორმაციის კვადრატს შორის, გაყოფილი ორზე.
გაიგე მეტი: ელექტრული პოტენციური ენერგია — პოტენციური ენერგიის ფორმა, რომელიც მოითხოვს ელექტრული მუხტების ურთიერთქმედებას
ელასტიური პოტენციური ენერგიის შეჯამება
ა ენერგია ელასტიური პოტენციალი არის პოტენციური ენერგიის ფორმა, რომელიც დაკავშირებულია ელასტიური სხეულების დეფორმაციასთან და გახანგრძლივებასთან.
მისი გაანგარიშების ფორმულა შემდეგია:
\(E_{pel}=\frac{k\cdot x^2}2\)
ის ასევე შეიძლება გამოითვალოს ფორმულით, რომელიც აკავშირებს ელასტიურ პოტენციურ ენერგიას დრეკად ძალასთან:
\(E_{pel}=\frac{F_{pel}\cdot x}2\)
ზე ფიზიკური, ენერგია ყოველთვის ინახება, არასოდეს წარმოიქმნება ან განადგურებულია.
შესაძლებელია ელასტიური პოტენციური ენერგიის გარდაქმნა გრავიტაციულ პოტენციურ ენერგიად და/ან კინეტიკურ ენერგიად.
ელასტიური პოტენციური ენერგია კინეტიკურ ენერგიად გარდაიქმნება უფრო ნელა, ვიდრე გრავიტაციული პოტენციური ენერგია.
გრავიტაციული პოტენციური ენერგია დაკავშირებულია გრავიტაციული ველის მქონე რეგიონში მდებარე სხეულების სიმაღლის ცვალებადობასთან.
რა არის ელასტიური პოტენციური ენერგია?
ელასტიური პოტენციური ენერგია არის ერთი ფიზიკური რაოდენობა სკალირება, რომელიც დაკავშირებულია ელასტიური მასალების მიერ წარმოებულ მოქმედებასთან ან მოქნილი სხვა სხეულებზე. ელასტიური ან მოქნილი მასალების მაგალითებია ზამბარები, რეზინები, ელასტიკები. ეს არის პოტენციური ენერგიის ერთ-ერთი ფორმა, ისევე როგორც გრავიტაციული პოტენციური ენერგია.
ერთეულების საერთაშორისო სისტემის მიხედვით (SI), მისი საზომი ერთეულია ჯოული., წარმოდგენილი წერილით ჯ.
Ის არის პირდაპირპროპორციულია დრეკადობის მუდმივისა და დრეკადი ობიექტების მიერ განცდილი დეფორმაციისაშესაბამისად, მათი მატებასთან ერთად იზრდება ელასტიური პოტენციური ენერგიაც.
ელასტიური პოტენციური ენერგიის ფორმულები
→ ელასტიური პოტენციური ენერგია
\(E_{pel}=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(E_{pel}\) → ელასტიური პოტენციური ენერგია, გაზომილი ჯოულებში \([J]\).
კ → ელასტიური მუდმივი, იზომება ნიუტონში მეტრზე \([N/m]\).
x → ობიექტის დეფორმაცია, გაზომილი მეტრით\([მ]\).
მაგალითი:
დაადგინეთ ელასტიური პოტენციური ენერგია ზამბარში, რომელიც დაძაბულია 0,5 მ-ით, იმის ცოდნა, რომ მისი ზამბარის მუდმივია 200 ნ/მ.
რეზოლუცია:
ჩვენ გამოვთვლით ელასტიურ პოტენციურ ენერგიას მისი ფორმულის გამოყენებით:
\(E_{pel}=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(E_{pel}=\frac{200\cdot 0.5^2}2\)
\(E_{pel}=\frac{200\cdot 0.25}2\)
\(E_{pel}=25\ J\)
ელასტიური პოტენციური ენერგია არის 25 ჯოული.
→ ელასტიური პოტენციური ენერგია, რომელიც დაკავშირებულია დრეკადობის ძალასთან
\(E_{pel}=\frac{F_{pel}\cdot x}2\)
\(E_{pel}\) → ელასტიური პოტენციური ენერგია, გაზომილი ჯოულებში \([J]\).
\(Ნაღველი}\) → დრეკადობის ძალა, ანუ ზამბარის ძალა, რომელიც იზომება ნიუტონში \([N]\).
x → ობიექტის დეფორმაცია, გაზომილი მეტრით \([მ]\).
მაგალითი:
რა არის ელასტიური პოტენციური ენერგია ზამბარაში, რომელიც დაძაბულია 2.0 სმ-ით 100 ნ ძალის ზემოქმედებისას?
რეზოლუცია:
ჯერ ჩვენ გადავიყვანთ დეფორმაციას სანტიმეტრიდან მეტრზე:
20 სმ = 0,2 მ
შემდეგ ჩვენ გამოვთვლით დრეკადობის პოტენციურ ენერგიას ფორმულით, რომელიც მას ეხება ელასტიური ძალა:
\(E_{pel}=\frac{F_{pel}\cdot x}2\)
\(E_{pel}=\frac{100\cdot0,2}2\)
\(E_{pel}=10\ J\)
ელასტიური პოტენციური ენერგია არის 10 ჯოული.
ელასტიური პოტენციური ენერგიის გამოყენება
ელასტიური პოტენციური ენერგიის გამოყენება ძირითადად ეხება მის გარდაქმნას ენერგიის სხვა ფორმებად ან კინეტიკური ენერგიის შენახვაზე. ქვემოთ ვნახავთ მისი გამოყენების რამდენიმე ყოველდღიურ მაგალითს.
მანქანის ბამპერები შექმნილია ზემოქმედების დროს დეფორმაციისთვის, ინახავს კინეტიკური ენერგიის მაქსიმალურ რაოდენობას და გარდაქმნის მას ელასტიურ პოტენციურ ენერგიად.
ბატუტში გვაქვს ზამბარების და ელასტიური მასალის დეფორმაცია, რაც იწვევს ენერგიას. ელასტიური პოტენციალი, რომელიც მოგვიანებით გარდაიქმნება კინეტიკურ ენერგიად და პოტენციურ ენერგიად გრავიტაციული.
ზოგიერთ sneakers-ს აქვს ზამბარები, რომლებიც ამცირებენ მოძრაობის დროს მიყენებულ ზემოქმედებას, რომლებშიც კინეტიკური ენერგია გარდაიქმნება ელასტიურ პოტენციურ ენერგიად.
ელასტიური პოტენციური ენერგიის ტრანსფორმაცია
ელასტიური პოტენციური ენერგია ემორჩილება ენერგიის კონსერვაციის პრინციპს, რომელშიც ენერგია ყოველთვის შენარჩუნებულია და არ შეიძლება შეიქმნას ან განადგურება. ამის გამო მან შეიძლება გარდაიქმნას ენერგიის სხვა ფორმებად, მაგ კინეტიკური ენერგია და/ან გრავიტაციული პოტენციური ენერგია.
როგორც ქვემოთ მოცემულ სურათზე ვხედავთ, ზამბარა თავდაპირველად შეკუმშულია, მაგრამ გამოშვებისას ის მოძრაობას იძენს ელასტიური პოტენციური ენერგიის კინეტიკურ ენერგიად გადაქცევის გამო.
წაიკითხეთ ასევე: ელექტრული მუხტის შენარჩუნება - მუხტების შექმნის ან განადგურების შეუძლებლობა
ელასტიური პოტენციური ენერგიის დადებითი და უარყოფითი მხარეები
ელასტიურ პოტენციურ ენერგიას აქვს შემდეგი დადებითი და უარყოფითი მხარეები:
უპირატესობა: ამცირებს მოძრაობით გამოწვეულ ზემოქმედებას.
მინუსი: გარდაქმნის ენერგიას ნელა გრავიტაციულ პოტენციურ ენერგიასთან შედარებით.
განსხვავებები ელასტიურ პოტენციურ ენერგიასა და გრავიტაციულ პოტენციურ ენერგიას შორის
ელასტიური პოტენციური ენერგია და გრავიტაციული პოტენციური ენერგია სხვადასხვა ასპექტთან დაკავშირებული პოტენციური ენერგიის ფორმებია.
ელასტიური პოტენციური ენერგია: დაკავშირებულია ზამბარებისა და დრეკადი საგნების სხეულებზე მოქმედებასთან.
გრავიტაციული პოტენციური ენერგია: ასოცირდება სიმაღლის ცვალებადობასთან, რომლებიც იმყოფებიან გრავიტაციული ველის მქონე რეგიონში.
ამოხსნილი სავარჯიშოები ელასტიურ პოტენციურ ენერგიაზე
კითხვა 1
(Enem) სათამაშო მანქანები შეიძლება იყოს რამდენიმე ტიპის. მათ შორის არის თოკზე მომუშავეები, რომლებშიც ზამბარა შიგნიდან იკუმშება, როცა ბავშვი ეტლს უკან უწევს. გამოშვებისას ეტლი იწყებს მოძრაობას, ხოლო ზამბარა უბრუნდება საწყის ფორმას. ენერგიის გარდაქმნის პროცესი, რომელიც მიმდინარეობს აღწერილ კალათაში, ასევე დამოწმებულია:
ა) დინამო.
ბ) მანქანის მუხრუჭი.
გ) წვის ძრავა.
დ) ჰიდროელექტროსადგური.
ე) სლინგი (სლინგი).
რეზოლუცია:
ალტერნატივა ე
Slingshot-ში წყაროს ელასტიური პოტენციური ენერგია გარდაიქმნება კინეტიკურ ენერგიად, რაც იწვევს ობიექტის გაშვებას.
კითხვა 2
(Fatec) 0.60 კგ მასის ბლოკი ჩამოშვებულია A წერტილიდან ვერტიკალურ სიბრტყეზე ტრასაზე. წერტილი A არის ტრასის ძირიდან 2,0 მ სიმაღლეზე, სადაც ფიქსირდება ზამბარის მუდმივი 150 ნ/მ. ხახუნის ეფექტი უმნიშვნელოა და ჩვენ ვიღებთ \(g=10 მ/წმ^2\). ზამბარის მაქსიმალური შეკუმშვა არის მეტრებში:
ა) 0,80
ბ) 0,40
გ) 0.20
დ) 0.10
ე) 0,05
რეზოლუცია:
ალტერნატივა B
ჩვენ გამოვიყენებთ თეორემას მექანიკური ენერგიის კონსერვაცია იპოვეთ ზამბარის მაქსიმალური შეკუმშვის მნიშვნელობა:
\(E_{მ\ ადრე}=E_{მ\ შემდეგ}\)
ა მექანიკური ენერგია არის კინეტიკური და პოტენციური ენერგიის ჯამი, ასე რომ:
\(E_{c\ ადრე}+E_{p\ ადრე}=E_{c\ შემდეგ}+E_{p\ შემდეგ}\)
სადაც პოტენციური ენერგია არის ელასტიური პოტენციური ენერგიისა და გრავიტაციული პოტენციური ენერგიის ჯამი. ასე რომ, ჩვენ გვაქვს:
\(E_{c\ ადრე}+E_{pel\ ადრე}+E_{pg\ ადრე}=E_{c\ შემდეგ}+E_{pel\ შემდეგ}+E_{pg\ შემდეგ}\)
ვინაიდან, ამ შემთხვევაში, გვაქვს გრავიტაციული პოტენციური ენერგია, რომელიც გარდაიქმნება ელასტიურ პოტენციურ ენერგიად, მაშინ:
\(E_{გვ\ ადრე}=E_{pel\ შემდეგ}\)
მათი შესაბამისი ფორმულების ჩანაცვლებით, მივიღებთ:
\(m\cdot g\cdot h=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(0,6\cdot 10\cdot 2=\frac{150\cdot x^2}2\)
\(12=75\cdot x^2\)
\(x^2=\frac{12}{75}\)
\(x^2=0.16\)
\(x=\sqrt{0,16}\)
\(x=0.4\m\)
პამელა რაფაელა მელოს მიერ
ფიზიკის მასწავლებელი
წყარო: ბრაზილიის სკოლა - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-potencial-elastica.htm
