A elastīgā potenciālā enerģija tas ir sava veida potenciālā enerģija saistīts ar materiālu elastīgajām īpašībām, kuru saspiešana vai elastība spēj radīt ķermeņu kustību. Tā mērvienība ir džouls, un to var aprēķināt ar reizinājumu starp elastīgo konstanti un elastīgā objekta deformācijas kvadrātu, dalītu ar divi.
Uzziniet vairāk: Elektriskā potenciālā enerģija — potenciālās enerģijas veids, kam nepieciešama elektrisko lādiņu mijiedarbība
Elastīgās potenciālās enerģijas kopsavilkums
A enerģiju Elastīgais potenciāls ir potenciālās enerģijas veids, kas saistīts ar elastīgo ķermeņu deformāciju un pagarināšanu.
Tās aprēķina formula ir šāda:
\(E_{pel}=\frac{k\cdot x^2}2\)
To var arī aprēķināt pēc formulas, kas saista elastīgo potenciālo enerģiju ar elastīgo spēku:
\(E_{pel}=\frac{F_{pel}\cdot x}2\)
Plkst fiziskais, enerģija vienmēr tiek saglabāta, nekad netiek radīta vai iznīcināta.
Elastīgo potenciālo enerģiju iespējams pārveidot gravitācijas potenciālajā enerģijā un/vai kinētiskajā enerģijā.
Elastīgā potenciālā enerģija pārvēršas kinētiskā enerģijā lēnāk nekā gravitācijas potenciālā enerģija.
Gravitācijas potenciālā enerģija ir saistīta ar ķermeņu augstuma svārstībām, kas atrodas reģionā ar gravitācijas lauku.
Kas ir elastīgā potenciālā enerģija?
Elastīgā potenciālā enerģija ir viens fiziskais daudzums mērogošana, kas saistīta ar darbību, ko rada elastīgi materiāli vai elastīgs uz citiem korpusiem. Elastīgu vai elastīgu materiālu piemēri ir atsperes, gumijas, gumijas. Tā ir viena no potenciālās enerģijas formām, tāpat kā gravitācijas potenciālā enerģija.
Saskaņā ar Starptautisko mērvienību sistēmu (SI), Tā mērvienība ir džouls., ko pārstāv vēstule Dž.
Viņa ir tieši proporcionāla elastības konstantei un deformācijai, ko cieš elastīgi priekšmeti, tāpēc, tiem palielinoties, palielinās arī elastīgā potenciālā enerģija.
Elastīgās potenciālās enerģijas formulas
→ Elastīgā potenciālā enerģija
\(E_{pel}=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(E_{pel}\) → elastīgā potenciālā enerģija, ko mēra džoulos \([J]\).
k → elastības konstante, mēra ņūtonos uz metru \([N/m]\).
x → objekta deformācija, mērot metros\([m]\).
Piemērs:
Nosakiet elastīgo potenciālo enerģiju atsperei, kas nospriegota par 0,5 m, zinot, ka tās atsperes konstante ir 200 N/m.
Izšķirtspēja:
Mēs aprēķināsim elastīgo potenciālo enerģiju, izmantojot tās formulu:
\(E_{pel}=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(E_{pel}=\frac{200\cdot 0,5^2}2\)
\(E_{pel}=\frac{200\cdot 0,25}2\)
\(E_{pel}=25\ J\)
Elastīgā potenciālā enerģija ir 25 džouli.
→ Elastīgā potenciālā enerģija, kas saistīta ar elastības spēku
\(E_{pel}=\frac{F_{pel}\cdot x}2\)
\(E_{pel}\) → elastīgā potenciālā enerģija, ko mēra džoulos \([J]\).
\(Gall}\) → elastības spēks, tas ir, atsperes iedarbinātais spēks, ko mēra Ņūtonos \([N]\).
x → objekta deformācija, mērot metros \([m]\).
Piemērs:
Kāda ir elastīgā potenciālā enerģija atsperei, kas ir nospriegota par 2,0 cm, ja to pakļauj 100 N spēkam?
Izšķirtspēja:
Vispirms mēs pārveidosim deformāciju no centimetriem uz metriem:
20 cm = 0,2 m
Pēc tam mēs aprēķināsim elastīgo potenciālo enerģiju pēc formulas, kas uz to attiecas elastīgais spēks:
\(E_{pel}=\frac{F_{pel}\cdot x}2\)
\(E_{pel}=\frac{100\cdot0,2}2\)
\(E_{pel}=10\ J\)
Elastīgā potenciālā enerģija ir 10 džouli.
Elastīgās potenciālās enerģijas pielietojumi
Elastīgās potenciālās enerģijas pielietojumi galvenokārt attiecas uz tās pārveidošanu citos enerģijas veidos vai uz kinētiskās enerģijas uzglabāšanu. Tālāk mēs redzēsim dažus tā lietojumu ikdienas piemērus.
Automašīnu bamperi ir paredzēti, lai deformētos, kad tie tiek pakļauti triecienam, saglabājot maksimālo kinētiskās enerģijas daudzumu un pārvēršot to elastīgā potenciālā enerģijā.
Batutā mums ir atsperu un elastīgā materiāla deformācija, kas rada enerģiju elastīgais potenciāls, kas vēlāk tiks pārvērsts kinētiskajā un potenciālajā enerģijā gravitācijas.
Dažām kedām ir atsperes, kas samazina triecienu, kas rodas kustībai, kurā kinētiskā enerģija tiek pārveidota elastīgā potenciālajā enerģijā.
Elastīgās potenciālās enerģijas transformācija
Elastīgā potenciālā enerģija pakļaujas enerģijas saglabāšanas principam, kurā enerģija vienmēr tiek saglabāta un to nevar radīt vai iznīcināt. Sakarā ar to viņa var pārvērst citos enerģijas veidos, piemēram kinētiskā enerģija un/vai gravitācijas potenciālā enerģija.
Kā redzam attēlā zemāk, atspere sākotnēji tiek saspiesta, bet atlaižot, tā iegūst kustību, pateicoties elastīgās potenciālās enerģijas pārvēršanai kinētiskā enerģijā.
Izlasi arī: Elektriskā lādiņa saglabāšana — lādiņu radīšanas vai iznīcināšanas neiespējamība
Elastīgās potenciālās enerģijas priekšrocības un trūkumi
Elastīgajai potenciālajai enerģijai ir šādas priekšrocības un trūkumi:
Priekšrocība: samazina kustības radīto ietekmi.
Trūkums: pārvērš enerģiju lēni, salīdzinot ar gravitācijas potenciālo enerģiju.
Atšķirības starp elastīgo potenciālo enerģiju un gravitācijas potenciālo enerģiju
Elastīgā potenciālā enerģija un gravitācijas potenciālā enerģija ir potenciālās enerģijas veidi, kas saistīti ar dažādiem aspektiem.
Elastīgā potenciālā enerģija: kas saistīti ar atsperu un elastīgu priekšmetu iedarbību uz ķermeņiem.
Gravitācijas potenciālā enerģija: saistīta ar to ķermeņu augstuma izmaiņām, kas atrodas gravitācijas lauka zonā.
Atrisināja vingrinājumus par elastīgo potenciālo enerģiju
jautājums 1
(Enem) Rotaļu automašīnas var būt vairāku veidu. Starp tiem ir ar virvi darbināmi, kuros, bērnam velkot ratiņus atmuguriski, tiek saspiesta iekšpusē esošā atspere. Atlaižot ratiņus, tas sāk kustēties, kamēr atspere atgriežas sākotnējā formā. Enerģijas pārveidošanas process, kas notiek aprakstītajā grozā, tiek pārbaudīts arī:
A) dinamo.
B) automašīnas bremze.
C) iekšdedzes dzinējs.
D) hidroelektrostacija.
E) slings (slingshot).
Izšķirtspēja:
Alternatīva E
Stingrā atsperes elastīgā potenciālā enerģija tiek pārvērsta kinētiskā enerģijā, izraisot objekta atbrīvošanos.
2. jautājums
(Fatec) Bloks ar masu 0,60 kg tiek nomests no miera punkta A uz sliežu ceļa vertikālajā plaknē. Punkts A atrodas 2,0 m virs trases pamatnes, kur ir fiksēta atspere ar atsperes konstanti 150 N/m. Berzes ietekme ir niecīga, un mēs to pieņemam \(g=10m/s^2\). Maksimālā atsperes saspiešana metros ir:
A) 0,80
B) 0,40
C) 0,20
D) 0,10
E) 0,05
Izšķirtspēja:
Alternatīva B
Mēs izmantosim teorēmu mehāniskās enerģijas saglabāšana lai atrastu atsperes radītās maksimālās saspiešanas vērtību:
\(E_{m\ before}=E_{m\ after}\)
A mehāniskā enerģija ir kinētiskās un potenciālās enerģijas summa, tātad:
\(E_{c\ pirms}+E_{p\ before}=E_{c\ after}+E_{p\ after}\)
Kur potenciālā enerģija ir elastīgās potenciālās enerģijas un gravitācijas potenciālās enerģijas summa. Tātad mums ir:
\(E_{c\ before}+E_{pel\ before}+E_{pg\ before}=E_{c\ after}+E_{pel\ after}+E_{pg\ after}\)
Tā kā šajā gadījumā mums ir gravitācijas potenciālā enerģija, kas pārvēršas elastīgā potenciālā enerģijā, tad:
\(E_{pg\ before}=E_{pel\ after}\)
Aizstājot to attiecīgās formulas, mēs iegūstam:
\(m\cdot g\cdot h=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(0,6\cdot 10\cdot 2=\frac{150\cdot x^2}2\)
\(12=75\cdot x^2\)
\(x^2=\frac{12}{75}\)
\(x^2=0,16\)
\(x=\sqrt{0,16}\)
\(x=0,4\m\)
Autore Pamella Raphaella Melo
Fizikas skolotājs
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-potencial-elastica.htm