დაძაბული ბოქლომიდან ისარი აგზავნის ისარს, რომელიც ჰაერში მიფრინავს ბავშვს, რომელიც ყუთს ყუთს უგდებს საკმარისია, რომ ასე სწრაფად გამოვიდეს, ძლივს ხედავ, რომ ეს ხდება, გაზაფხულის პოტენციური ენერგია ყველაფერია ჩვენს ირგვლივ.
მშვილდოსნობაში მშვილდოსანი უკან მიჰყავს მშვილდოსანს, აცილებს მას წონასწორობის მდგომარეობიდან და ენერგიას გადასცემს საკუთარი კუნთებიდან სიმზე და ამ შენახულ ენერგიას ეწოდება.გაზაფხულის პოტენციური ენერგია(ანელასტიური პოტენციური ენერგია). მშვილდის სტრიქონის გათავისუფლებისას, ის თავისუფლდება კინეტიკური ენერგიის სახით.
გაზაფხულის პოტენციური ენერგიის კონცეფცია არის მნიშვნელოვანი ნაბიჯი მრავალ სიტუაციაში, რომლებიც მოიცავს კონსერვაციას ენერგია და ამის შესახებ მეტი ინფორმაციის გაცემა საშუალებას მოგცემთ გაეცნოთ არა მხოლოდ ყუთების ყუთებსა და ისრებს.
გაზაფხულის პოტენციური ენერგიის განმარტება
გაზაფხულის პოტენციური ენერგია არის შენახული ენერგიის ფორმა, გრავიტაციული პოტენციური ენერგიის ან ელექტრო პოტენციური ენერგიის მსგავსი, მაგრამ წყაროები და წყაროებიელასტიურიობიექტები.
წარმოიდგინეთ ზამბარა ვერტიკალურად ჩამოკიდებულია ჭერიდან, მეორეზე კი ვინმე ჩამოჯდება. შენახული ენერგია, რომელიც ამის შედეგია, შეიძლება ზუსტად განვსაზღვროთ, თუ იცით, თუ რამდენად შორს არის გადაწეული სტრიქონი და როგორ რეაგირებს ეს კონკრეტული ზამბარა გარე ძალის ქვეშ.
უფრო ზუსტად, გაზაფხულის პოტენციური ენერგია დამოკიდებულია მის მანძილზე,x, რომ ის გადავიდა თავისი "წონასწორობის პოზიციიდან" (პოზიცია, რომელიც დაისვენებდა გარე ძალების არარსებობის შემთხვევაში) და მისი ზამბარის მუდმივა,კ, რომელიც გიჩვენებთ რამდენ ძალას საჭიროებს 1 მეტრით გაზაფხულის გასაგრძელებლად. Ამის გამო,კაქვს ნიუტონის / მეტრის ერთეულები.
ზამბარის მუდმივა გვხვდება ჰუკის კანონში, სადაც აღწერილია გაზაფხულის გაჭიმვისთვის საჭირო ძალაxმეტრის დაშორებით მისი წონასწორობის პოზიციიდან, ან თანაბრად, საპირისპირო ძალა გაზაფხულიდან, როდესაც აკეთებთ:
F = -kx
უარყოფითი ნიშანი გიჩვენებთ, რომ ზამბარის ძალა არის აღმდგენი ძალა, რომელიც მოქმედებს ზამბარის წონასწორობის მდგომარეობაში დაბრუნების მიზნით. გაზაფხულის პოტენციური ენერგიის განტოლება ძალიან ჰგავს და იგი მოიცავს იგივე ორ რაოდენობას.
განტოლება გაზაფხულის პოტენციური ენერგიისთვის
გაზაფხულის პოტენციური ენერგიაPEგაზაფხული გამოითვლება განტოლების გამოყენებით:
PE_ {გაზაფხული} = \ frac {1} {2} kx ^ 2
შედეგი არის ჯოულის მნიშვნელობა (J), რადგან გაზაფხულის პოტენციალი ენერგიის ფორმაა.
იდეალურ ზამბარაში - სავარაუდოდ მას არ აქვს ხახუნი და არა აქვს მნიშვნელოვანი მასა - ეს უდრის რამდენი გაცილებით მუშაობდით გაზაფხულზე მის გაფართოებაზე. განტოლებას აქვს იგივე ძირითადი ფორმა, როგორც განტოლებები კინეტიკური ენერგიისა და მბრუნავი ენერგიისთვის,xადგილზევკინეტიკური ენერგიის განტოლებასა და ზამბარის მუდმივშიკმასის ადგილასმ- შეგიძლიათ გამოიყენოთ ეს პუნქტი, თუ განტოლების დამახსოვრება გჭირდებათ.
ელასტიური პოტენციური ენერგიის პრობლემები
გაზაფხულის პოტენციალის გაანგარიშება მარტივია, თუ იცით გაზაფხულის გაჭიმვით (ან შეკუმშვით) გამოწვეული გადაადგილება,xდა გაზაფხულის მუდმივი კითხვაზე გაზაფხულისთვის. მარტივი პრობლემისთვის წარმოიდგინეთ ზამბარა მუდმივითკ= 300 N / მ გაფართოება 0.3 მ-ით: რა არის პოტენციური ენერგიის შენახვა გაზაფხულზე?
ეს პრობლემა მოიცავს პოტენციურ ენერგეტიკულ განტოლებას და გეძლევათ ორი მნიშვნელობა, რომელთა ცოდნაც გჭირდებათ. თქვენ უბრალოდ უნდა ჩართოთ მნიშვნელობებიკ= 300 ნ / მ დაx= 0.3 მ პასუხის მისაღებად:
\ დაწყება {გასწორება} PE_ {გაზაფხული} & = \ frac {1} {2} kx ^ 2 \\ & = \ frac {1} {2} × 300 \; \ ტექსტი {N / m} × (0.3 \; \ ტექსტი {მ}) ^ 2 \\ & = 13.5 \; \ ტექსტი {J} \ დასრულება {გასწორებული}
უფრო რთული პრობლემისთვის, წარმოიდგინეთ, რომ მშვილდოსანს უკან მიჰყავს სიმებიანი მშვილდი, რომელიც ემზადება ისრის გასროლისთვის, წონასწორობის მდგომარეობიდან 0,5 მ-მდე უკან დაწევა და სიმების მაქსიმალური ძალა 300 ნ.
აქ თქვენ გეძლევათ ძალავდა გადაადგილებაx, მაგრამ არა გაზაფხულის მუდმივა. როგორ უმკლავდებით ამგვარ პრობლემას? საბედნიეროდ, ჰუკის კანონი აღწერს ურთიერთობას,ვ, xდა მუდმივიკ, ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ განტოლება შემდეგი ფორმით:
k = \ frac {F} {x}
პოტენციური ენერგიის გამოთვლამდე მუდმივის მნიშვნელობის პოვნა. თუმცა, მას შემდეგკჩანს ელასტიური პოტენციური ენერგიის განტოლებაში, შეგიძლიათ შეცვალოთ ეს გამონათქვამი მასში და გამოთვალოთ შედეგი ერთ ეტაპად:
\ დაწყება {გასწორება} PE_ {გაზაფხული} & = \ frac {1} {2} kx ^ 2 \\ & = \ frac {1} {2} \ frac {F} {x} x ^ 2 \\ & = \ frac {1} {2} Fx \\ & = \ frac {1} {2} × 300 \; \ text {N} × 0.5 \; \ text {m} \\ & = 75 \; \ text {J} \ end {გასწორებული}
ასე რომ, სრულად დაჭიმულ მშვილდს აქვს 75 J ენერგია. თუ შემდეგ უნდა გამოთვალოთ ისრის მაქსიმალური სიჩქარე და იცით მისი მასა, ამის გაკეთება შეგიძლიათ ენერგიის შენარჩუნების გამოყენებით კინეტიკური ენერგიის განტოლების გამოყენებით.