弹簧弹性势能公式
弹簧是一种具有弹性的机械零件,可以在外力作用下发生变化,在除去外力后,又能恢复原状。弹簧的种类复杂多样,按形状分,有空气簧、板簧、螺旋等等。弹簧很小,价格也低,但用途广泛,小到打火机、玩具、锁具,大到内燃机、电气、仪器,都离不开对弹簧的研究。
弹簧弹性势能公式
弹簧弹性势能公式:Ep=1/2kx^2
其中:
Ep代表弹簧的弹性势能。
k是弹簧的劲度系数,也就是弹簧单位长度内的弹力。它的数值与弹簧的材料,弹簧丝的粗细,弹簧圈的直径,单位长度的匝数及弹簧的原长有关。在其他条件一定时弹簧越长,单位长度的匝数越多,k值越小。
x是弹簧的形变量,即弹簧被拉伸或压缩的长度。
当弹簧无形变时(x=0),弹性势能为0;当弹簧有形变时(x≠0),弹性势能是一个正值。这个公式是基于胡克定律推导出来的,即弹簧的弹力F等于弹簧的劲度系数k乘以弹簧的形变量x。因此,当弹簧被拉伸或压缩时,其弹性势能就会增加或减少。
弹簧物理受力分析
一根弹簧,在它下面挂5N重的砝码时,弹簧伸长了4cm,如果把这根弹簧放在不计摩擦的水平桌面上,在弹簧两端用相等的力把弹簧拉伸了8cm,则弹簧每端受到的拉力为(10)牛。
分析:在弹性限度内,弹簧长度的变化量和受到的外力成正比,如果外力为压力,则压力与弹簧压缩的长度成正比,如果外力为拉力,则拉力与弹簧伸长的长度成正比。
一根弹簧,在它下面挂5N重的砝码时,弹簧伸长了4cm,这意味着当弹簧受到拉力等于5牛时,弹簧可伸长4厘米,因此如果弹簧伸长8厘米,则弹簧受到拉力=5牛×(8厘米/4厘米)=10牛。为了保持弹簧的受力能二力平衡,所以当弹簧一段受到10牛拉力作用时,另一端也受到10牛拉力作用。
高中物理弹簧连接体分离问题
高中物理含有弹簧的分离临界问题分析,需要掌握住“一个中心,两个基本点”。“一个中心”就是分离时两物体之间没有内力,“两个基本点”就是分离的瞬间两物体的速度和加速度相同。
根据两物体之间没有内力可以先分析受力比较少的物体,或者是分析加速度方便求解的物体的加速度,然后再根据加速度相等去分析另外一个物体的受力,用牛顿第二定律可以求解第二个物体的受力情况,从而求出弹簧的形变量。2017年海南省高考题的有一个大题就是考查这个知识点。
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