ㅏ 탄성 위치 에너지 그것은 일종의 잠재력 압축 또는 탄성이 신체의 움직임을 생성할 수 있는 재료의 탄성 특성과 연결됩니다. 측정 단위는 줄(Joule)이며 탄성 상수와 탄성 물체가 겪는 변형의 제곱을 곱한 값을 2로 나눈 값으로 계산할 수 있습니다.
더 알아보기: 전위 에너지 — 전하의 상호 작용이 필요한 위치 에너지의 한 형태
탄성 위치 에너지 요약
ㅏ 에너지 탄성 포텐셜은 탄성체의 변형 및 신장과 관련된 위치 에너지의 한 형태입니다.
계산 공식은 다음과 같습니다.
\(E_{펠}=\frac{k\cdot x^2}2\)
탄성 위치 에너지와 탄성력을 관련시키는 공식으로 계산할 수도 있습니다.
\(E_{펠}=\frac{F_{펠}\cdot x}2\)
~에 물리적, 에너지는 항상 보존되며 생성되거나 파괴되지 않습니다.
탄성 위치 에너지를 중력 위치 에너지 및/또는 운동 에너지로 변환하는 것이 가능합니다.
탄성 위치 에너지는 중력 위치 에너지보다 더 천천히 운동 에너지로 변환됩니다.
중력 위치 에너지는 중력장이 있는 지역에 위치한 물체의 높이 변화와 관련이 있습니다.
탄성 퍼텐셜 에너지란?
탄성 퍼텐셜 에너지는 하나 물리량 탄성 재료 또는 다른 신체에 유연한. 탄성 또는 유연한 재료의 예로는 스프링, 고무, 고무줄이 있습니다. 중력 위치 에너지와 마찬가지로 위치 에너지의 한 형태입니다.
국제 단위계(시), 측정 단위는 줄(Joule)입니다., 문자로 표시 제이.
그녀는 탄성 상수와 탄성 물체가 겪는 변형에 정비례따라서 증가함에 따라 탄성 위치 에너지도 증가합니다.
탄성 위치 에너지 공식
→ 탄성 위치 에너지
\(E_{펠}=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(E_{펠}\) → 줄 단위로 측정되는 탄성 위치 에너지 \([제이]\).
케이 → 미터당 뉴턴으로 측정된 탄성 상수 \([N/m]\).
엑스 → 미터 단위로 측정한 물체의 변형\([중]\).
예:
용수철 상수가 200N/m인 것을 알고 0.5m 변형된 용수철의 탄성 위치 에너지를 결정합니다.
해결:
공식을 사용하여 탄성 위치 에너지를 계산합니다.
\(E_{펠}=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(E_{pel}=\frac{200\cdot 0.5^2}2\)
\(E_{pel}=\frac{200\cdot 0.25}2\)
\(E_{pel}=25\ J\)
탄성 위치 에너지는 25줄입니다.
→ 탄성력과 관련된 탄성 퍼텐셜 에너지
\(E_{펠}=\frac{F_{펠}\cdot x}2\)
\(E_{펠}\) → 줄 단위로 측정되는 탄성 위치 에너지 \([제이]\).
\(담즙}\) → 탄성력, 즉 용수철이 가하는 힘, 뉴턴 단위로 측정 \([N]\).
엑스 → 미터 단위로 측정한 물체의 변형 \([중]\).
예:
100 N의 힘을 받았을 때 2.0 cm 변형된 용수철의 탄성 위치 에너지는 얼마입니까?
해결:
먼저 변형을 센티미터에서 미터로 변환합니다.
20cm = 0.2m
그런 다음 탄성 위치 에너지와 관련된 공식으로 탄성 위치 에너지를 계산합니다. 탄성력:
\(E_{펠}=\frac{F_{펠}\cdot x}2\)
\(E_{pel}=\frac{100\cdot0,2}2\)
\(E_{pel}=10\ J\)
탄성 위치 에너지는 10줄입니다.
탄성 위치 에너지의 응용
탄성 위치 에너지의 응용 주로 다른 형태의 에너지로의 변환 또는 운동 에너지의 저장을 나타냅니다.. 아래에서 우리는 그 응용 프로그램의 일상적인 예를 볼 것입니다.
자동차 범퍼는 충격을 받으면 변형되도록 설계되어 최대 운동 에너지를 저장했다가 탄성 위치 에너지로 변환합니다.
트램폴린에서 우리는 스프링과 탄성 물질의 변형이 있어 에너지를 발생시킵니다. 나중에 운동 에너지와 위치 에너지로 변환될 탄성 잠재력 중력.
일부 운동화에는 운동 에너지가 탄성 위치 에너지로 변환되는 움직임으로 인한 충격을 줄이는 스프링이 있습니다.
탄성 위치 에너지의 변환
탄성 위치 에너지는 에너지가 항상 보존되며 생성되거나 파괴될 수 없다는 에너지 보존의 원칙을 따릅니다. 이로 인해 그녀는 와 같은 다른 형태의 에너지로 전환될 수 있습니다. 운동 에너지 및/또는 중력 위치 에너지.
아래 이미지에서 볼 수 있듯이 용수철은 처음에는 압축되어 있다가 풀리면 탄성 위치 에너지가 운동 에너지로 변환되어 움직임을 얻습니다.
읽기: 전하 보존 - 전하를 생성하거나 파괴할 수 없음
탄성 위치 에너지의 장단점
탄성 위치 에너지에는 다음과 같은 장점과 단점이 있습니다.
이점: 움직임으로 인한 충격을 줄입니다.
불리: 중력 위치 에너지에 비해 천천히 에너지를 변환합니다.
탄성 위치 에너지와 중력 위치 에너지의 차이
탄성 위치 에너지와 중력 위치 에너지는 다른 측면과 관련된 위치 에너지의 형태입니다.
탄성 위치 에너지: 신체에 대한 스프링 및 탄성 물체의 작용과 관련됩니다.
중력 위치 에너지: 중력장이 있는 지역에 있는 물체의 높이 변화와 관련이 있습니다.
탄성 위치 에너지에 대한 해결 된 운동
질문 1
(적) 장난감 자동차는 여러 유형이 될 수 있습니다. 그 중에는 아이가 유모차를 뒤로 당길 때 내부의 스프링이 압축되는 밧줄로 움직이는 것도 있다. 손을 떼면 스프링이 원래 모양으로 돌아가는 동안 카트가 움직이기 시작합니다. 설명된 카트에서 발생하는 에너지 변환 프로세스는 다음에서도 확인됩니다.
A) 발전기.
B) 자동차 브레이크.
C) 연소 엔진.
D) 수력 발전소.
E) 새총(새총).
해결:
대안 E
새총에서는 스프링의 탄성 위치 에너지가 운동 에너지로 변환되어 물체가 발사됩니다.
질문 2
(Fatec) 0.60kg의 질량 블록이 수직면의 궤도 위 A 지점에서 정지 상태에서 떨어집니다. 지점 A는 트랙 바닥에서 2.0m 위에 있으며 스프링 상수 150N/m의 스프링이 고정되어 있습니다. 마찰의 영향은 무시할 수 있으며 우리는 \(g=10m/s^2\). 최대 스프링 압축은 미터 단위입니다.
아) 0.80
나) 0.40
다) 0.20
디) 0.10
마) 0.05
해결:
대안 B
우리는 정리를 사용할 것입니다 기계적 에너지 보존 스프링이 받는 최대 압축 값을 찾으려면:
\(E_{m\ 이전}=E_{m\ 이후}\)
ㅏ 기계적 에너지 운동 에너지와 위치 에너지의 합이므로 다음과 같습니다.
\(E_{c\ 이전}+E_{p\ 이전}=E_{c\ 이후}+E_{p\ 이후}\)
여기서 위치 에너지는 탄성 위치 에너지와 중력 위치 에너지의 합입니다. 그래서 우리는:
\(E_{c\ 이전}+E_{pel\ 이전}+E_{pg\ 이전}=E_{c\ 이후}+E_{pel\ 이후}+E_{pg\ 이후}\)
이 경우 탄성 위치 에너지로 변환되는 중력 위치 에너지가 있으므로 다음과 같습니다.
\(E_{pg\ 이전}=E_{pel\ 이후}\)
각각의 공식을 대체하면 다음을 얻습니다.
\(m\cdot g\cdot h=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(0,6\cdot 10\cdot 2=\frac{150\cdot x^2}2\)
\(12=75\c도트 x^2\)
\(x^2=\frac{12}{75}\)
\(x^2=0.16\)
\(x=\sqrt{0,16}\)
\(x=0.4\m\)
파멜라 라파엘라 멜로
물리학 교사
원천: 브라질 학교 - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-potencial-elastica.htm
