Калькулятор упругой потенциальной энергии пружины
Этот калькулятор упругой потенциальной энергии позволяет легко определить потенциальную энергию пружины при растяжении или сжатии. Читайте дальше, чтобы лучше понять эту концепцию, включая определение упругой потенциальной энергии и пример расчетов.
Определение упругой потенциальной энергии
Представьте себе простую спиральную пружину. Вы можете ее сжать или растянуть (в какой-то степени, конечно). Однако для этого вам нужно выполнить некоторую работу — или, другими словами, придать ей немного энергии. Эта энергия затем сохраняется в пружине и высвобождается, когда она возвращается в свое равновесное состояние (исходная форма и длина). Помните, что упругая потенциальная энергия всегда положительна.
Почему именно это называется «потенциальной энергией»? Вы можете думать об этом так: пружина не тратит энергию сразу (в отличие от кинетической энергии), но имеет потенциал для этого.
Не забывайте, что нельзя сжимать или растягивать пружину до бесконечности и ожидать, что она вернется к своей первоначальной форме. После достижения предела эластичности он деформируется безвозвратно.
Уравнение потенциальной энергии пружины
В калькуляторе упругой потенциальной энергии используется следующая формула:
U = ½kΔx2
где:
k — жесткость пружины. Это константа пропорциональности, которая описывает взаимосвязь между деформацией (деформацией) пружины и силой, которая ее вызывает. Его ценность всегда реальна и положительна. Единицы измерения — ньютоны на метр;
Δx — деформация (растяжение или сжатие) пружины, выраженная в метрах; а также
U — упругая потенциальная энергия в Джоулях.
Попробуйте вычислить закон Гука, если вы хотите также рассчитать силу пружины.
Как рассчитать потенциальную энергию пружины
Выполните следующие действия, чтобы быстро оценить его ценность!
Определите жесткость пружины k. Можно принять пружину k = 80 Н / м.
Решите, насколько вы хотите растянуть или сжать пружину. Допустим, мы сжимаем его на x = 0,15 м. Обратите внимание, что начальная длина пружины здесь не важна.
Подставьте эти значения в формулу потенциальной энергии пружины: U = ½kΔx2.
Рассчитайте энергию. В нашем примере это будет равно U = 0,5 * 80 * 0,15² = 0,9 Дж.
Вы также можете ввести значения непосредственно в калькулятор упругой потенциальной энергии и сэкономить время.