A elastik potansiyel enerji bu bir tür potansiyel enerji sıkıştırma veya esnekliği cisimlerin hareketini üretebilen malzemelerin elastik özelliklerine bağlıdır. Ölçü birimi Joule'dür ve elastik sabit ile elastik nesnenin uğradığı deformasyonun karesinin çarpımı ikiye bölünerek hesaplanabilir.
Daha fazlasını öğrenin: Elektrik potansiyel enerjisi - elektrik yüklerinin etkileşimini gerektiren bir potansiyel enerji biçimi
Elastik potansiyel enerji özeti
A enerji Elastik potansiyel, elastik cisimlerin deformasyonu ve uzamasıyla ilişkili bir potansiyel enerji şeklidir.
Hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:
\(E_{pel}=\frac{k\cdot x^2}2\)
Elastik potansiyel enerjiyi elastik kuvvetle ilişkilendiren formülle de hesaplanabilir:
\(E_{pel}=\frac{F_{pel}\cdot x}2\)
-de fiziksel, enerji her zaman korunur, asla üretilmez veya yok edilmez.
Elastik potansiyel enerjiyi yerçekimi potansiyel enerjisine ve/veya kinetik enerjiye dönüştürmek mümkündür.
Esneklik potansiyel enerjisi, yerçekimi potansiyel enerjisinden daha yavaş kinetik enerjiye dönüşür.
Yerçekimi potansiyel enerjisi, yerçekimi alanı olan bir bölgede bulunan cisimlerin yükseklik değişimi ile ilgilidir.
Esneklik potansiyel enerjisi nedir?
Esneklik potansiyel enerjisi bir fiziksel miktar elastik malzemeler tarafından üretilen eylemle ilgili ölçeklendirme veya diğer bedenlerde esnek. Elastik veya esnek malzemelerin örnekleri yaylar, kauçuklar, elastiklerdir. Tıpkı yerçekimi potansiyel enerjisi gibi potansiyel enerjinin biçimlerinden biridir.
Uluslararası Birimler Sistemine göre (Sİ), Ölçü birimi Joule'dür., harfle temsil edilir J.
O elastik sabiti ve elastik nesnelerin maruz kaldığı deformasyon ile doğru orantılıdır., bu nedenle, arttıkça, esneklik potansiyel enerjisi de artar.
Esnek potansiyel enerji formülleri
→ Esneklik potansiyel enerjisi
\(E_{pel}=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(E_{pel}\) → joule cinsinden ölçülen elastik potansiyel enerji \([J]\).
k → metre başına Newton cinsinden ölçülen elastik sabit \([N/a]\).
X → nesnenin metre cinsinden ölçülen deformasyonu\([M]\).
Örnek:
Yay sabitinin 200 N/m olduğunu bilerek 0,5 m gerilen bir yayın elastik potansiyel enerjisini belirleyiniz.
Çözünürlük:
Esneklik potansiyel enerjisini formülünü kullanarak hesaplayacağız:
\(E_{pel}=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(E_{pel}=\frac{200\cdot 0,5^2}2\)
\(E_{pel}=\frac{200\cdot 0,25}2\)
\(E_{pel}=25\ J\)
Esneklik potansiyel enerjisi 25 Joule'dür.
→ Elastik kuvvete bağlı elastik potansiyel enerjisi
\(E_{pel}=\frac{F_{pel}\cdot x}2\)
\(E_{pel}\) → joule cinsinden ölçülen elastik potansiyel enerji \([J]\).
\(Safra}\) → elastik kuvvet, yani yayın uyguladığı kuvvet, Newton cinsinden ölçülür \([N]\).
X → nesnenin metre cinsinden ölçülen deformasyonu \([M]\).
Örnek:
100 N'luk bir kuvvete maruz kaldığında 2,0 cm gerilen bir yayın elastik potansiyel enerjisi nedir?
Çözünürlük:
Önce deformasyonu santimetreden metreye çevireceğiz:
20 cm = 0,2 m
Daha sonra elastik potansiyel enerjiyi, onu şu şekilde ilişkilendiren formülle hesaplayacağız: elastik kuvvet:
\(E_{pel}=\frac{F_{pel}\cdot x}2\)
\(E_{pel}=\frac{100\cdot0,2}2\)
\(E_{pel}=10\ J\)
Esneklik potansiyel enerjisi 10 Joule'dür.
Elastik potansiyel enerjinin uygulamaları
Elastik potansiyel enerjinin uygulamaları esas olarak diğer enerji biçimlerine dönüşümüne veya kinetik enerjinin depolanmasına atıfta bulunur.. Aşağıda, uygulamalarının bazı günlük örneklerini göreceğiz.
Araba tamponları, bir darbeye maruz kaldıklarında deforme olacak, maksimum miktarda kinetik enerjiyi depolayacak ve onu elastik potansiyel enerjiye dönüştürecek şekilde tasarlanmıştır.
Trambolinde, yayların ve elastik malzemenin deformasyonu var, bu da bir enerjiye neden oluyor. daha sonra kinetik enerjiye ve potansiyel enerjiye dönüştürülecek olan elastik potansiyel yerçekimsel.
Bazı spor ayakkabılar, kinetik enerjinin elastik potansiyel enerjiye dönüştürüldüğü hareketin maruz kaldığı etkiyi azaltan yaylara sahiptir.
Elastik potansiyel enerjinin dönüşümü
Esnek potansiyel enerji, enerjinin her zaman korunduğu ve yaratılamayacağı veya yok edilemeyeceği enerjinin korunumu ilkesine uyar. Bundan dolayı, o gibi diğer enerji biçimlerine dönüştürülebilir. kinetik enerji ve/veya yerçekimi potansiyel enerjisi.
Aşağıdaki görselde de görebileceğiniz gibi yay başlangıçta sıkıştırılır, ancak serbest bırakıldığında esneklik potansiyel enerjisinin kinetik enerjiye dönüşmesi nedeniyle hareket kazanır.
Şunu da okuyun: Elektrik yükünün korunumu - yük oluşturmanın veya yok etmenin imkansızlığı
Elastik potansiyel enerjinin avantajı ve dezavantajı
Esneklik potansiyel enerjisinin aşağıdaki avantaj ve dezavantajları vardır:
avantaj: hareketin neden olduğu etkiyi azaltır.
dezavantaj: yerçekimi potansiyel enerjisine kıyasla enerjiyi yavaşça dönüştürür.
Elastik potansiyel enerji ile yerçekimi potansiyel enerjisi arasındaki farklar
Esneklik potansiyel enerjisi ve yerçekimi potansiyel enerjisi, farklı yönlerle ilgili potansiyel enerji biçimleridir.
Elastik potansiyel enerji: yayların ve elastik nesnelerin cisimler üzerindeki hareketiyle ilişkilidir.
Yerçekimi potansiyel enerjisi: yerçekimi alanına sahip bir bölgede bulunan cisimlerin yüksekliğindeki değişiklikle ilişkilidir.
Elastik potansiyel enerji ile ilgili çözülmüş alıştırmalar
soru 1
(Enem) Oyuncak arabalar birkaç çeşit olabilir. Bunların arasında, çocuk arabayı geriye doğru çektiğinde içindeki bir yayın sıkıştırıldığı iple çalışan olanlar da vardır. Serbest bırakıldığında, yay ilk şekline dönerken araba hareket etmeye başlar. Açıklanan arabada yer alan enerji dönüştürme işlemi ayrıca şu şekilde doğrulanır:
A) bir dinamo.
B) bir araba freni.
C) içten yanmalı motor.
D) bir hidroelektrik santrali.
E) bir sapan (sapan).
Çözünürlük:
Alternatif E
Sapanda, yaydan gelen elastik potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüştürülerek nesnenin salınmasına neden olur.
soru 2
(Fatec) 0,60 kg kütleli bir blok dikey düzlemde bir ray üzerinde A noktasından bırakılıyor. A noktası, yay sabiti 150 N/m olan bir yayın sabitlendiği, pist tabanından 2,0 m yukarıdadır. Sürtünmenin etkileri önemsizdir ve biz \(g=10m/s^2\). Maksimum yay sıkıştırması, metre cinsinden:
bir) 0.80
0.40
Ç) 0.20
D) 0.10
D) 0.05
Çözünürlük:
Alternatif B
teoremini kullanacağız mekanik enerjinin korunumu yayın maruz kaldığı maksimum sıkıştırmanın değerini bulmak için:
\(E_{m\ önce}=E_{m\ sonra}\)
A mekanik enerji kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamıdır, yani:
\(E_{c\ önce}+E_{p\ önce}=E_{c\ sonra}+E_{p\ sonra}\)
Potansiyel enerjinin, elastik potansiyel enerji ile yerçekimi potansiyel enerjisinin toplamı olduğu yerde. Böylece sahibiz:
\(E_{c\ önce}+E_{pel\ önce}+E_{pg\ önce}=E_{c\ sonra}+E_{pel\ sonra}+E_{pg\ sonra}\)
Bu durumda, yerçekimi potansiyel enerjimiz elastik potansiyel enerjiye dönüştüğü için, o zaman:
\(E_{pg\ önce}=E_{pel\ sonra}\)
İlgili formüllerini yerine koyarsak şunu elde ederiz:
\(m\cdot g\cdot h=\frac{k\cdot x^2}2\)
\(0,6\cdot 10\cdot 2=\frac{150\cdot x^2}2\)
\(12=75\cnokta x^2\)
\(x^2=\frac{12}{75}\)
\(x^2=0,16\)
\(x=\sqrt{0,16}\)
\(x=0,4\m\)
kaydeden Pamella Raphaella Melo
Fizik öğretmeni
Kaynak: Brezilya Okulu - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/energia-potencial-elastica.htm
