Физика

за сваког по нешто

Потенцијална енергија еластичне опруге

Преузми Word документ

Када се сабијена опруга ослободи делује еластична сила која гура тело (коцку, лоптицу…) и тело се креће неком брзином. Том приликом је опруга односно сила еластичности опруге извршила рад над телом.

       

F_{e}=-kx

Значи, пошто деформисана опруга има способност да врши рад, она располаже одговарајућом енергијом.

Интензитет спољашње силе којом је опруга сабијена у граничном случају једнак је интензитету силе еластичности. Представља се истом формулом са супротним знаком:

F=kx

Пошто сила нема константну вредност током целог пута рад се не може израчунати као производ силе и пређеног пута, већ треба узети средњу вредност силе. Пошто интензитет силе сразмеран растојању x (линеарна зависност), средња вредност је једнака аритметичкој средини.

F_{sr}=\frac{F_{1}+F_{2}}{2}     F_{1}=0     F_{2}=F

F_{sr}=\frac{kx}{2}

Рад спољашње силе при сабијању односно истезању опруге (у описаном примеру – сабијање опруге):

A=F_{sr}x

A=\frac{kx^{2}}{2}

При сабијању опруге рад еластичне силе је негативан, јер је смер њеног деловања супротан од смера померања тела (смера сабијања).

A=-\frac{kx^{2}}{2}

Ако сабијену опругу пустимо, сила еластичности помера тело и врши позитиван рад – смер деловања еластичне силе поклапа се са смером померања тела. Том приликом опруга се враћа у недеформисано (равнотежно) стање.

A=\frac{kx^{2}}{2}

Пошто може да врши рад деформисана опруга располаже потенцијалном енергијом.

E_{p}=\frac{kx^{2}}{2}

При преласку опруге из једног у друго деформисано стање рад еластичне силе једнак је промени (разлици) потенцијалних енергија у почетном и крајњем стању.

A=E_{p1}-E_{p2}

A=\frac{kx_1^2}{2}-\frac{kx_2^2}{2}

 


Додатак:

 

Потенцијална енергија гравитационе интеракције Закон одржања енергије у механици