Физика. Лекция 347.Работа силы упругости. Потенциальная энергия упруго деформированного тела.

Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. Продолжаем нашу работы. Мы уже умеем вычислять работу силы тяжести, но есть еще силы в механике, такие как сила упругости и сила трения. И сегодня мы посвятим нашу лекцию вычислению работы силы упругости и к тому же мы с вами выясним, что сила упругости является потенциальной, а раз так, то можно говорить и о потенциальной энергии упруго-деформированного тела.

И так, мы хотим найти работу силы упругости и для того, чтобы это сделать нам необходимо вспомнить какими свойствами обладает сила упругости.

Сила упругости зависит от величины удлинения, Т.е она не является постоянной величиной.

В нашем эксперименте пружина испытывала деформацию растяжения или сжатия? Сжатия. А формально деформация растяжения от деформации сжатия чем отличается? Направлением смещения частиц тела и, соответственно, меняется направление силы. Будет ли правильным говорить о том, что это только деформация сжатия, но не справедлива для деформации растяжения? Нет. Почему? Потому что квадратичная степень снимает вопрос о знаке. Для растяжения X положительна, для сжатия X отрицательна. А у нас, кстати, было наоборот, но мы можем на это внимание не обращать в данной ситуации, потому что в ответ входит квадрат. Т.е не зависимо от того имеем ли мы информацию о растяжении или сжатии - эта формула все равно будет работать.

Если на тело действует сила упругости и тело при этом перемещается, то работа силы упругости вычисляется по приведенной нами выше формуле, тогда когда направление силы упругости совпадает с направлением перемещения тела. Давайте помнить тот рисунок с пружинами, который мы приводили выше. Сила упругости была направлена влево и тело тоже перемещалось влево. А что если траектория тела будет другой - будет не совпадать с направлением действия силы? Давайте посмотрим как в таком случае вычисляется работа силы упругости в общем случае...

Работа силы упругости не зависит от формы траектории тела к которому она приложена, а определяется только его начальным и конечным положением. Следовательно силы упругости является потенциальной (консервативной).

Работа силы упругости равняется взятому со знаком "минус" изменению потенциальной энергии упруго деформированного тела.

Мы уже в двух случаях получили результаты, когда у нас работа равна взятому со знаком "минус" изменению потенциальной энергии тела.

Потенциальная энергия - это энергия взаимодействия тел или частей одного тела.

И так мы уже с вами знаем два вида энергии.

• Кинетическая энергия которая появляется у тела благодаря тому, что оно движется.
• Потенциальная энергия - она появляется благодаря взаимодействию тел или частей одного тела.

Если идет речь о потенциальной энергии силы упругости, то при малых деформациях можно пользоваться формулой вычисления потенциальной энергии упруго деформированного тела. И, кстати, стоит обратить внимание на одно отличие - формулы потенциальной энергии упруго деформированного тела от потенциальной энергии тела, поднятого над Землей. В формуле вычисления энергии через массу, ускорение свободного падения и высоту есть одна тонкость - высоту можно отсчитывать от любого уровня. Т.е за ноль потенциальной энергии можно принять любое значение или любой уровень или высоту. В формуле вычисления потенциальной энергии упруго деформируемого тела это не работает, так как величина X не в первой степени - это не линейная зависимость. Что в этой формуле принимается за ноль потенциальной энергии? За ноль потенциальной энергии в этой формуле принимается энергия не деформируемой пружины. Нет деформации - нет взаимодействия, значит, нет потенциальной энергии. А теперь давайте решим что-нибудь очень простое, так как всегда полезно ощущать численное значение каких-то физических величин. И так задача на определение запаса потенциальной энергии пружины школьного динамометра, когда она полностью растянута.

На этом мы эту лекцию закончим.

Если тебе понравилось, подпишись на канал и поддержи автора