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弹簧压缩弹性势能怎么变

2023-12-03 17:33 浏览

在弹簧已经处于压缩的状态下,通过做功恢复原长的过程中弹力做正功,弹性势能减少;在弹簧已经处于伸长的状态下,通过做功恢复原长的过程中弹力做正功,弹性势能减少。

弹簧压缩是什么物理现象

压缩弹簧(压簧)是承受向压力的螺旋弹簧,它所用的材料截面多为圆形,也有用矩形和多股钢萦卷制的,弹簧一般为等节距的,压缩弹簧的形状有:圆柱形、圆锥形、中凸形和中凹形以及少量的非圆形等,压缩弹簧的圈与圈之间有一定的间隙,当受到外载荷时弹簧收缩变形,储存形变能。

弹性势能的概述

物体由于被举高而具有的能叫重力势能重力势能的变化与物体质量和运动速度有关。弹性势能是因为物体发生弹性形变时,各部分之间存在着弹力相互作用而产生的。它的大小随各部分之间相对位置变化而变化。弹性势能是以弹力的存在为前提的。

弹性势能的实际应用有哪些

如果机械系统的组件施加到系统上时发生变形,那它们将存储弹性势能。任何时候,在其外部的力移动或变形物体时,能量转移到物体(即在其上进行作业)。

通过作业传递到物体的能量的量被计算为力的矢量点积和物体的力量移。当力被施加到系统时,它们在内部分配到其组成部件。虽然一些能量转移可以最终存储为获得的速度的动能,但是成分物体形状的变形导致存储的弹性能量。

原型弹性部件是螺旋弹簧。弹簧的线性弹性表现由比例常数参数化,称为弹簧常数。该常数通常表示为k(参见胡克定律),并且取决于线圈形成的材料的几何形状,横截面积,未变形的长度和性质。在一定的变形范围内,k保持恒定,并被定义为位移与由该位移产生的弹簧恢复力的大小的负比率。

弹性势能相关例题及解析

在猜想弹性势能可能与哪几个物理量有关的时候,有人猜想弹性势能可能与弹簧的劲度系数k、与弹簧的伸长量x有关,但究竟是与x的一次方,还是x的二次方,还是x的三次方有关呢?请完成下面练习以帮助思考。

(1)若弹性势能Ep∝kx,由于劲度系数k的单位是N/m,弹簧伸长量x的单位是m,则kx的单位是什么?

(2)若弹性势能Ep∝kx2,由于劲度系数k的单位是N/m,弹簧伸长量x的单位是m,则kx2的单位是什么?

(3)若弹性势能Ep∝kx3,由于劲度系数k的单位是N/m,弹簧伸长量x的单位是m,则kx3的单位是什么?

从(1)、(2)、(3)对单位的计算,你可以得到的启示什么?

分析:

物理公式确定了物理量之间的关系的同时,也给出了各个物理单位之间的关系。

解答:

(1)劲度系数k的单位是N/m,弹簧伸长量x的单位是m,则1N/m×1m=1N,即kx的单位是N;

(2)劲度系数k的单位是N/m,弹簧伸长量x的单位是m,1N/s×1(m)2=1Nm=1J,故kx2的单位是J;

(3)劲度系数k的单位是N/m,弹簧伸长量x的单位是m,1N/m×1m3=1Nm2=1Jm,故kx3的单位是m;

故从(1)、(2)、(3)对单位的计算,可以得到的启示:弹性势能EP与弹簧伸长量x的二次方有关的猜想有些道理。

故答案为:(1)N;(2)J;(3)Jm;弹性势能EP与弹簧伸长量x的二次方有关的猜想有些道理。

点评:根据单位可以快速检验结果表达式是否正确,是一种有效的检验方法。

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