伸びたばねを縮めたり伸ばしたりすると、反対方向に加えた力と同じ力が発生します。ただし、応力が解放されるとすぐに、ばねは元の形状に戻ります。ばねのポテンシャル エネルギーと呼ばれるものです。
ばねのポテンシャル エネルギー
ばねは、自動車のショックアブソーバーからキッチンのガス灯まで、私たちの生活のほぼすべての機械部品に見られます。ばねは、変形してから元の状態に戻る能力があるため使用されます。ばねが伸びたり縮んだりすると、反対方向に力が発生します。ばねがその平均位置と異なるときはいつでも、その点に戻ろうとします。この力はフックの法則によって決定され、ばねに蓄えられたエネルギーの分析に役立ちます。
フックの法則
金属のバネやロープなどの弾性のある物体を伸ばすには力が必要です。伸縮性のある物体が伸びたり縮んだりする場合、それは伸縮性があると言われます。力を発揮して形の変化に抵抗しようとする。フックの法則がこの力を提供します。ばねの力は、常に変形の反対方向に作用するため、復元力として知られています。
フックの法則によると、
短距離の場合、金属バネを含む弾性体を伸ばすのに必要な力は、バネの伸びに正確に比例します。復元力が反対方向であるため、負の符号が使用されます。
ここで、x はパッドなしの長さに対するスプリングの変位であり、F はスプリングが及ぼす力です。次に、
F=-Kx
ここではばね定数 k が使用されます。
位置エネルギー
空間、張力、または電荷における相対的な不動の位置の結果としてアイテムが保有するエネルギーは、ポテンシャルエネルギーと呼ばれます。位置エネルギーはエネルギーの 2 つの基本的な形態の 1 つですが、運動エネルギーはもう 1 つの形態です。
位置エネルギーは、静止位置の結果として物体が保持するエネルギーです。位置エネルギーは、静止位置における身体の固有エネルギーです。
2 種類のポテンシャル エネルギーは、弾性ポテンシャル エネルギーと重力ポテンシャル エネルギーです。
弾性ポテンシャル エネルギー
弾性ポテンシャル エネルギーは、トランポリン、輪ゴム、バンジー コードなど、伸ばしたり伸ばしたりできる素材に蓄えられるエネルギーです。膨張する物体の能力は、その弾性ポテンシャル エネルギーに比例します。おもちゃの飛行機を推進するねじれた輪ゴムや巻き上げ時計のコイル スプリングなど、多くの物体は弾性位置エネルギーを蓄えるように設計されています。
弾性ポテンシャル エネルギーは、次の式を使用して計算されます:
U=1/2kx²
ここで、
どこで、
U は弾性ポテンシャル エネルギーです。
K はばね力の定数です。
X は、メートルで伸ばされたときの文字列の長さです。
重力ポテンシャル エネルギー
その位置のシフトの結果として、重力場内のオブジェクトは重力ポテンシャル エネルギーを取得します。重力位置エネルギーは、簡単な言葉で言えば、重力または引力に関連するエネルギーです。
重力位置エネルギーは、次の式を使用して計算されます:
GPE=m×g×h
m は質量 (kg) を表します。
文字 g は重力加速度を表します。
h は高さを示します。
ばねのポテンシャル エネルギーの概念
ばねは標準的なツールであり、質量が小さいため慣性は通常無視されます。スプリングに張力がかかると、圧縮によって変形することがよくあります。その結果、ばねが物体を圧縮または伸張すると、同じ反対の力がかかります。
これは、バネ、輪ゴム、分子などの圧縮可能または伸縮可能な物質に蓄えられたエネルギーです。力に移動距離を掛けたものです。
バネが通常の位置にあるとき、つまり緊張していないときは、バネにはエネルギーがありません。これは、バネなどの特定の弾性体の変形によって発生します。バネを伸ばす工程も指します。
ばねのポテンシャル エネルギー式
物体が決まった周期で運動を繰り返すことを周期運動といいます。振動は、このタイプの運動の別の用語です。ばねと振り子の動きは単純な例ですが、振動が発生する状況は他にも数多くあります。周期運動の最も重要な特徴の 1 つは、アイテムが安定した平衡位置を維持することです。
弦にも復元力が働きます。つまり、弦には位置エネルギーがあります。
ばね式のポテンシャル エネルギー
弦のポテンシャルエネルギー=力×距離または変位
結果として、力はばね定数の変位に等しくなります。
ばねのポテンシャル エネルギーは次のとおりです。
P.E=1 ⁄ 2k×x²
重力ポテンシャル エネルギー スプリング ワーク
ばねは完全に伸びているため、位置エネルギーは最大になります。質量は地球からの上昇量が最も少ないため、重力による位置エネルギーは最小になります。
ばね質量ポテンシャル エネルギー方程式
弦のポテンシャルエネルギー=力×距離または変位
結論
ばねは、自動車のショックアブソーバーからキッチンのガス灯まで、私たちの生活のほぼすべての機械部品に見られます。ばねは、変形してから元の状態に戻る能力があるため使用されます。
ばね式のポテンシャル エネルギー
弦のポテンシャルエネルギー＝力×変位距離
ばねのポテンシャル エネルギーは次のとおりです。
P.E=1 ⁄ 2k×x²
