Comment calculer l'énergie potentielle et cinétique dans un ressort

En physique, vous pourrez examiner combien d'énergie potentielle et cinétique est stockée dans un ressort lorsque vous compressez ou étirer. Le travail que vous faites comprimer ou allonger le ressort doit aller dans l'énergie stockée dans le ressort. Cette énergie est appelée énergie potentielle élastique et est égale à la force, F, fois la distance, s:

W = Fs

Comme vous étirer ou compresser un ressort, la force varie, mais il varie de façon linéaire (parce que dans la loi de Hooke, force est proportionnelle au déplacement).

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La distance (ou le déplacement), s, est que la différence de position, XF - Xje, et la force moyenne est (1/2) (FF + Fje). Par conséquent, vous pouvez réécrire l'équation comme suit:

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La loi de Hooke dit que F = -kx. Par conséquent, vous pouvez substituer -kxF et -kxje pour FF et Fje:

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La distribution et la simplification de l'équation vous donne l'équation pour le travail en termes de la constante de ressort et la position:

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Le travail effectué sur le ressort change l'énergie potentielle stockée dans le ressort. Voici comment vous donnez cette énergie potentielle, ou l'énergie potentielle élastique:

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Par exemple, supposons un ressort est élastique et a une constante de ressort, k, de

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et vous compresser le ressort de 10,0 centimètres. Vous stockez le montant suivant de l'énergie en elle:

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Vous pouvez également noter que lorsque vous laissez le printemps aller avec une masse à l'extrémité de celui-ci, l'énergie mécanique (la somme de l'énergie potentielle et cinétique) est conservée:

PE1 + KE1 = PE2 + KE2

Lorsque vous compressez le ressort de 10,0 centimètres, vous savez que vous avez # 8232;

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de l'énergie emmagasinée. Lorsque la masse en mouvement atteint le point d'équilibre et aucune force du ressort agit sur la masse, vous avez la vitesse maximale et l'énergie cinétique maximale donc - à ce moment, l'énergie cinétique est

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par la conservation de l'énergie mécanique.


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