Πώς σχετίζεται η ενέργεια με το τέντωμα ή τη συμπίεση;

Η ενέργεια που σχετίζεται με το τέντωμα ή τη συμπίεση ενός αντικειμένου ονομάζεται ελαστική δυναμική ενέργεια . Εδώ είναι μια κατανομή:

Ποια είναι η ελαστική δυναμική ενέργεια;

* Αποθηκευμένη ενέργεια: Η ελαστική δυναμική ενέργεια είναι η ενέργεια που αποθηκεύεται μέσα σε ένα αντικείμενο όταν παραμορφώνεται (τεντωμένο, συμπιεσμένο ή λυγισμένο).

* Δύναμη αποκατάστασης: Η παραμόρφωση δημιουργεί μια εσωτερική δύναμη μέσα στο αντικείμενο που αντιστέκεται στην αλλαγή σχήματος. Αυτή η δύναμη ονομάζεται δύναμη αποκατάστασης.

* Νόμος του Hooke: Για πολλά υλικά, η δύναμη αποκατάστασης είναι ανάλογη με την ποσότητα παραμόρφωσης. Αυτή η σχέση είναι γνωστή ως νόμος του Hooke.

Πώς λειτουργεί:

1. Παραμόρφωση: Όταν τεντώνετε ή συμπιέσετε ένα ελατήριο, τη ζώνη από καουτσούκ ή άλλο ελαστικό υλικό, εργάζεστε σε αυτό. Αυτό το έργο αποθηκεύεται ως ελαστική δυναμική ενέργεια.

2. Δύναμη αποκατάστασης: Το παραμορφωμένο αντικείμενο θέλει να επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα. Αυτή η επιθυμία αντιπροσωπεύεται από τη δύναμη αποκατάστασης.

3. Release: Όταν απελευθερώνετε το αντικείμενο, η δύναμη αποκατάστασης λειτουργεί, μετατρέποντας την αποθηκευμένη ελαστική δυναμική ενέργεια σε κινητική ενέργεια (ενέργεια κίνησης).

Φόρμουλα για ελαστική δυναμική ενέργεια:

Για μια άνοιξη που υπακούει στον νόμο του Hooke, η ελαστική δυναμική ενέργεια (U) υπολογίζεται ως:

* u =(1/2) * k * x2

Οπου:

* u είναι η ελαστική δυναμική ενέργεια

* k είναι η σταθερά ελατηρίου (μέτρο της ακαμψίας της άνοιξης)

* x είναι η μετατόπιση από τη θέση ισορροπίας του ελατηρίου (πόσο είναι τεντωμένο ή συμπιεσμένο)

Παραδείγματα:

* Bouncing Ball: Μια συμπιεσμένη σφαίρα αποθηκεύει ελαστική δυναμική ενέργεια, η οποία απελευθερώνεται ως κινητική ενέργεια όταν αναπηδά.

* λαστιχένια ζώνη: Το τέντωμα μιας λαστιχένιας ζώνης αποθηκεύει ελαστική δυναμική ενέργεια. Η αποθηκευμένη ενέργεια απελευθερώνεται ως κινητική ενέργεια όταν αφήνετε να φύγετε, προκαλώντας την ανάκαμψη της λαστιχένιας ζώνης.

* τόξο τοξοβολίας: Ένα τραχύ τόξο τοξοβολίας αποθηκεύει ελαστική δυναμική ενέργεια, η οποία μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια όταν απελευθερωθεί το βέλος.

Σημαντική σημείωση: Όχι όλα τα υλικά συμπεριφέρονται απόλυτα ελαστικά. Ορισμένα υλικά μπορούν να παραμορφωθούν μόνιμα, χάνοντας την ικανότητά τους να αποθηκεύουν και να απελευθερώνουν ελαστική δυναμική ενέργεια.