А еластична потенцијална енергија то је нека врста потенцијална енергија повезана са еластичним својствима материјала, чија компресија или еластичност може да произведе кретање тела. Његова јединица мере је џул и може се израчунати производом између еластичне константе и квадрата деформације коју је претрпео еластични објекат, подељен са два.
Знате више: Електрична потенцијална енергија — облик потенцијалне енергије који захтева интеракцију електричних наелектрисања
Сажетак еластичне потенцијалне енергије
А енергије Еластични потенцијал је облик потенцијалне енергије повезан са деформацијом и издужењем еластичних тела.
Његова формула за израчунавање је следећа:
\(Е_{пел}=\фрац{к\цдот к^2}2\)
Такође се може израчунати по формули која повезује еластичну потенцијалну енергију са еластичном силом:
\(Е_{пел}=\фрац{Ф_{пел}\цдот к}2\)
Ат физички, енергија се увек чува, никада се не ствара или уништава.
Могуће је трансформисати еластичну потенцијалну енергију у гравитациону потенцијалну енергију и/или кинетичку енергију.
Еластична потенцијална енергија се претвара у кинетичку енергију спорије него што би то била гравитациона потенцијална енергија.
Гравитациона потенцијална енергија је повезана са варијацијом висине тела која се налазе у области са гравитационим пољем.
Шта је еластична потенцијална енергија?
Еластична потенцијална енергија је један физичка количина скалирање везано за дејство које производе еластични материјали или флексибилан на другим телима. Примери еластичних или флексибилних материјала су опруге, гуме, еластичне. То је један од облика потенцијалне енергије, баш као и гравитациона потенцијална енергија.
Према Међународном систему јединица (СИ), Његова јединица мере је џул., представљен словом Ј.
Она је директно пропорционална еластичној константи и деформацији коју трпе еластични објекти, дакле, како се они повећавају, расте и еластична потенцијална енергија.
Формуле еластичне потенцијалне енергије
→ Еластична потенцијална енергија
\(Е_{пел}=\фрац{к\цдот к^2}2\)
\(Е_{пел}\) → еластична потенцијална енергија, мерена у џулима \([Ј]\).
к → еластична константа, мерена у Њутнима по метру \([Н/м]\).
Икс → деформација објекта, мерена у метрима\([м]\).
Пример:
Одредити еластичну потенцијалну енергију опруге која је напрегнута за 0,5 м знајући да је њена константа опруге 200 Н/м.
Резолуција:
Израчунаћемо еластичну потенцијалну енергију користећи његову формулу:
\(Е_{пел}=\фрац{к\цдот к^2}2\)
\(Е_{пел}=\фрац{200\цдот 0.5^2}2\)
\(Е_{пел}=\фрац{200\цдот 0,25}2\)
\(Е_{пел}=25\ Ј\)
Еластична потенцијална енергија је 25 џула.
→ Еластична потенцијална енергија повезана са еластичном силом
\(Е_{пел}=\фрац{Ф_{пел}\цдот к}2\)
\(Е_{пел}\) → еластична потенцијална енергија, мерена у џулима \([Ј]\).
\(Галл}\) → еластична сила, односно сила којом делује опруга, мерена у Њутну \([Н]\).
Икс → деформација објекта, мерена у метрима \([м]\).
Пример:
Колика је еластична потенцијална енергија опруге која је напрегнута за 2,0 цм када је изложена сили од 100 Н?
Резолуција:
Прво ћемо претворити деформацију из центиметара у метре:
20 цм = 0,2 м
Затим ћемо израчунати еластичну потенцијалну енергију по формули са којом се она повезује еластична сила:
\(Е_{пел}=\фрац{Ф_{пел}\цдот к}2\)
\(Е_{пел}=\фрац{100\цдот0,2}2\)
\(Е_{пел}=10\ Ј\)
Еластична потенцијална енергија је 10 џула.
Примене еластичне потенцијалне енергије
Примене еластичне потенцијалне енергије углавном се односе на њену трансформацију у друге облике енергије или на складиштење кинетичке енергије. У наставку ћемо видети неке свакодневне примере његове примене.
Браници аутомобила су дизајнирани да се деформишу када претрпе удар, чувајући максималну количину кинетичке енергије и претварајући је у еластичну потенцијалну енергију.
У трамполину имамо деформацију опруга и еластичног материјала, што изазива енергију еластични потенцијал који ће се касније претворити у кинетичку енергију и потенцијалну енергију гравитациони.
Неке патике имају опруге које смањују удар који трпи кретање, при чему се кинетичка енергија претвара у еластичну потенцијалну енергију.
Трансформација еластичне потенцијалне енергије
Еластична потенцијална енергија се повинује принципу очувања енергије, у коме се енергија увек чува и не може се створити или уништити. Због овога, она може се претворити у друге облике енергије, као нпр кинетичке енергије и/или гравитациона потенцијална енергија.
Као што видимо на слици испод, опруга је у почетку сабијена, али када се отпусти, добија кретање услед трансформације еластичне потенцијалне енергије у кинетичку енергију.
Прочитајте такође: Очување електричног набоја — немогућност стварања или уништавања наелектрисања
Предности и мана еластичне потенцијалне енергије
Еластична потенцијална енергија има следеће предности и недостатке:
предност: смањује утицај изазван покретом.
Недостатак: претвара енергију споро у поређењу са гравитационом потенцијалном енергијом.
Разлике између еластичне потенцијалне енергије и гравитационе потенцијалне енергије
Еластична потенцијална енергија и гравитациона потенцијална енергија су облици потенцијалне енергије који се односе на различите аспекте.
Еластична потенцијална енергија: повезана са дејством опруга и еластичних предмета на тела.
Гравитациона потенцијална енергија: повезана са варијацијама висине тела која се налазе у области са гравитационим пољем.
Решене вежбе о еластичној потенцијалној енергији
Питање 1
(Енем) Аутомобили могу бити неколико врста. Међу њима има и оних на ужад, у којима је опруга унутра сабијена када дете повуче колица уназад. Када се отпусти, колица почињу да се крећу док се опруга враћа у почетни облик. Процес конверзије енергије који се одвија у описаним колицима је такође верификован у:
А) динамо.
Б) кочница аутомобила.
Ц) мотор са унутрашњим сагоревањем.
Г) хидроелектрана.
Д) праћка (праћка).
Резолуција:
Алтернатива Е
У праћки, еластична потенцијална енергија из опруге се претвара у кинетичку енергију, узрокујући ослобађање објекта.
питање 2
(Фатец) Блок масе 0,60 кг испуштен је из мировања у тачки А на стазу у вертикалној равни. Тачка А је 2,0 м изнад основе колосека, где је фиксирана опруга константне опруге 150 Н/м. Ефекти трења су занемарљиви и усвајамо \(г=10м/с^2\). Максимална компресија опруге је, у метрима:
А) 0,80
Б) 0,40
Ц) 0,20
Д) 0,10
Е) 0,05
Резолуција:
Алтернатива Б
Користићемо теорему о очување механичке енергије да пронађемо вредност максималне компресије коју је претрпела опруга:
\(Е_{м\ пре}=Е_{м\ после}\)
А механичка енергија је збир кинетичке и потенцијалне енергије, па:
\(Е_{ц\ пре}+Е_{п\ пре}=Е_{ц\ после}+Е_{п\ после}\)
Где је потенцијална енергија збир еластичне потенцијалне енергије и гравитационе потенцијалне енергије. Дакле, имамо:
\(Е_{ц\ пре}+Е_{пел\ пре}+Е_{пг\ пре}=Е_{ц\ после}+Е_{пел\ после}+Е_{пг\ после}\)
Пошто у овом случају имамо гравитациону потенцијалну енергију која се претвара у еластичну потенцијалну енергију, онда:
\(Е_{пг\ пре}=Е_{пел\ после}\)
Заменивши њихове одговарајуће формуле, добијамо:
\(м\цдот г\цдот х=\фрац{к\цдот к^2}2\)
\(0,6\цдот 10\цдот 2=\фрац{150\цдот к^2}2\)
\(12=75\цдот к^2\)
\(к^2=\фрац{12}{75}\)
\(к^2=0,16\)
\(к=\скрт{0,16}\)
\(к=0,4\м\)
Памела Рафаела Мело
Наставник физике
Извор: Бразил школа - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-potencial-elastica.htm