Víte, jaká síla bude známá jako Konzervativní síla?
Nejprve musíte pochopit, co je konzervativní síla. Když se předmět pohybuje z jednoho bodu do druhého, síťová práce působící silou na předmět závisí pouze na jeho počátečním bodě a koncovém bodě, který není na sledované dráze, pak se síla nazývá konzervativní síla.
Na výše uvedeném obrázku objekt sleduje tři různé cesty, ale práce na objektu je stejná i na třech cestách, protože odvedená práce je nezávislá na dráze, kterou prochází.
Nyní přejdeme k pojmu síla pružiny. Když je pružné těleso nataženo nebo stlačeno předmětem s určitou hmotností, síla působící na pružné těleso k přemístění určité vzdálenosti se nazývá Jarní síla. Zde v tomto článku budeme vědět, zda je síla pružiny konzervativní nebo ne.
Obrázek kreditů:
MikeRun, CC BY-SA 4.0, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0prostřednictvím Wikimedia Commons
Je síla pružiny konzervativní
Zachování potenciální energie:
A konzervativní síla dává vzniknout konceptu potenciální energie (PE) systému. Pokud je potenciální energie jakékoli síly nulová, pak musí být nekonzervativní. Abychom věděli, zda je síla pružiny konzervativní nebo ne, musíme zkontrolovat, zda je potenciální energie pružiny je nulový nebo ne.
Svjo, CC BY-SA 3.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0prostřednictvím Wikimedia Commons
Uvažujme pružinu, která se v určité vzdálenosti táhne nebo stlačuje nebo prodlužuje. Natažený předmět je považován za elastické médium, které poslouchá Hookův zákon. Síla působící na pružinu k natažení z její původní polohy je dána vztahem
Fjaro = kx
Kde x je posunutí, když je pružina prodloužena nebo stlačena, k je pružinová konstanta.
Protože stlačená pružina se natáhne působením určité síly v opačném směru, pak síla bude
F = - kx
Zde uvažujeme pružinu jako bezhmotný předmět, jehož síla bude stejná nebo konstantní v každém bodě pružiny.
Celková práce odvedená na natažení pružiny z její počáteční polohy do konečné je dána vztahem
Čistá práce vykonaná na natažené nebo stlačené pružině se rovná potenciální energii pružiny, je-li dána \\
(Zde zanedbáváme záporné znaménko, protože energie nemůže být záporná)
Potenciální energie síly pružiny je nenulová. Ukazuje, že potenciální energie síly pružiny je zachována.
Zachování kinetické energie:
Energie způsobená pohybem systému se nazývá kinetická energie. Z teorie pracovní energie se to rovná její změně kinetické energie.
Jak víme, kinetická energie je dána pohybem systému daným
Kde v je rychlost, kterou je pružina přemístěna. A m je hmotnost pramene.
Čistá práce odvedená na pružinovém systému, když je přemístěna z původní polohy do konečné polohy, je dána změnou kinetické energie jako
Kde ∆KE je změna kinetické energie, v0 a v je rychlost posunutí pružiny z původního bodu do konečného bodu.
Pokud na pružinový systém působí pouze konzervativní síla, bude práce odvedena
Wsíť =Ws ; kde Ws je celková práce vykonaná všemi silami systému.
tj; Ws = ∆KE
Projekt Kinetická energie pružinového systému je nenulový.
Ukazuje, že kinetická energie pružiny je konzervovaná veličina.
Když se pružina začne posouvat z původní polohy, ztrácí potenciální energii. Poté bude hotová síť
Ws = -∆PE
Nebo -∆PE = ∆KE
Nebo ∆PE+∆KE = 0
Z výše uvedené rovnice vyplývá, že celková energie systému (tj. Potenciální energie a kinetická energie) je pro systém silových pružin konstantní. Celková energie jakéhokoli systému je konzervovaná síla.
Proto ukazuje, že síla pružiny je také a konzervativní síla.
Několik vyřešených příkladů:
Pružina je natažena ve vzdálenosti 0.65 m, jejíž pružinová konstanta je 150 Nm-1. vypočítat potenciální energii pružinového systému.
Řešení:
Zadáno: Zdvih pružiny = 0.65 m
Pružinová konstanta k = 150 Nm-1
Potenciální energie pružiny je dána vztahem
PE = 31.687J
Pružinová konstanta napnuté pružiny je 84 Nm-1 a potenciální energie se vypočítá jako 53J. zjistit posun pružiny.
Řešení:
Zadáno: Pružinová konstanta k = 84Nm-1
Potenciální energie (PE) = 53J
Potenciální energie jara je dána vztahem
Abychom našli posunutí, musíme přeskupit výše uvedenou rovnici jako
Nahrazení hodnot
Vezmeme odmocninu
Posun x = 1.12 m
K desce je připevněna pružina. K natažení 33 cm využívá energii 45 J. Vypočítejte konstantu pružiny pomocí vzorce potenciální energie síly pružiny.
Řešení:
Zadáno: Potenciální energie pružiny = 33J
Zdvih pružiny = 45m = 0.45m
Pro výpočet pružinové konstanty je potenciální energie pružiny
Přeuspořádání rovnice
k = 325.92 Nm-1
Hračku táhne pružina, jejíž silová konstanta je 134 N/m. Je posunut na vzdálenost 6 cm. Vypočítat kinetickou energii a rychlost hračky, která prošla skrz?
Řešení:
Zadáno: silová konstanta k = 134N/m
Výtlak hračky = 6 cm = 0.06 m
Celková energie pružinového systému je dána vztahem
KE = - PE
Potenciální energetická energie systému je
tj; KE = PE
KE = 0.2412
Zde zanedbáváme záporné znaménko, protože kinetická energie nemůže být záporná.
Kinetická energie je dána kinetickou energií
Rychlost nebo rychlost je dána vztahem
Vezmeme -li odmocninu na obou stranách
v = 0.6 m/s2
Hračka se pohybuje rychlostí 0.6 m/s2 .
Two jarní konstanta k1 a k2 jsou svisle připevněny k tuhé podpěře. It má posunutí x1 a x2 resp. Wjaká bude čistá síla působící na pružiny? Aa jaká je potenciální energie systému?
Zde musíme vyřešit rovnici síly pružiny.
Nechť jsou dvě pružiny připevněné k tuhé podpěře s1 a s2.
Síla působící na s1 bude
F1 = k1x1 … .. (1)
Síla působící na s2 bude
F2 = k2x2 …… (2)
Z rovnice (1) a (2) je čistá síla působící na pružinu dána vztahem
F=F1 + F2
F = k1x1 +k2x2
Celková potenciální energie systému může být dána jako
Znalostí hodnot můžeme vyřešit potenciální energii.
Cvypočítat sílu potřebnou k natažení pružiny, když je pružina roztažena na vzdálenost 26 cm a má konstantu pružiny 93 N/m
Zadáno: Zdvih pružiny = 26 cm = 0.26 m
Pružinová konstanta k = 93N/m
Podle vzorce síly pružiny
F = k x
F = 93 × 0.26
F = 24.18 N.
Často kladené otázky o Spring Force:
co myslíš jarní konstantou?
Pružinová konstanta je měřítkem napínací schopnosti pružiny.
Může být také definována jako Síla, která je nutná k tomu, aby se pružina stlačila nebo prodloužila nebo natáhla o určitou vzdálenost, je míněna jako jarní konstanta.
Co je Hookeův zákon?
Hookeův zákon je uváděno jako množství síly potřebné k roztažení nebo stlačení elastického tělesa je přímo úměrné vzdálenosti, na kterou se tělo roztahuje nebo natahuje.
Dovlivňuje gravitace pružinovou konstantu?
Gravitace nemá vliv na pružinová konstanta Gravitace však rozhodně ovlivňuje čistou sílu pružiny, protože gravitace působí jako obnovující síla, když je pružina zavěšena svisle ze své rovnovážné polohy.
Jaké jsou faktory, které ovlivňují jarní konstantu?
Faktory, které ovlivňují pružinové konstanty, jsou
- průměr každé cívky pružiny.
- průměr závěsného drátu.
- délka pramene v klidu.
Jsem Keerthi K Murthy, absolvoval jsem postgraduální studium fyziky se specializací v oblasti fyziky pevných látek. Fyziku jsem vždy považoval za základní předmět, který souvisí s naším každodenním životem. Jako student přírodních věd mě baví objevovat nové věci ve fyzice. Jako spisovatel je mým cílem oslovit čtenáře zjednodušeným způsobem prostřednictvím mých článků.
Ahoj kolego čtenáři,
Jsme malý tým v Techiescience, tvrdě pracujeme mezi velkými hráči. Pokud se vám líbí, co vidíte, sdílejte náš obsah na sociálních sítích. Vaše podpora znamená velký rozdíl. Děkuji!