彈簧彈性勢能公式
彈簧是一種具有彈性的機械零件,可以在外力作用下發生變化,在除去外力后,又能恢復原狀。彈簧的種類復雜多樣,按形狀分,有空氣簧、板簧、螺旋等等。彈簧很小,價格也低,但用途廣泛,小到打火機、玩具、鎖具,大到內燃機、電氣、儀器,都離不開對彈簧的研究。
彈簧彈性勢能公式
彈簧彈性勢能公式:Ep=1/2kx^2
其中:
Ep代表彈簧的彈性勢能。
k是彈簧的勁度系數,也就是彈簧單位長度內的彈力。它的數值與彈簧的材料,彈簧絲的粗細,彈簧圈的直徑,單位長度的匝數及彈簧的原長有關。在其他條件一定時彈簧越長,單位長度的匝數越多,k值越小。
x是彈簧的形變量,即彈簧被拉伸或壓縮的長度。
當彈簧無形變時(x=0),彈性勢能為0;當彈簧有形變時(x≠0),彈性勢能是一個正值。這個公式是基于胡克定律推導出來的,即彈簧的彈力F等于彈簧的勁度系數k乘以彈簧的形變量x。因此,當彈簧被拉伸或壓縮時,其彈性勢能就會增加或減少。
彈簧物理受力分析
一根彈簧,在它下面掛5N重的砝碼時,彈簧伸長了4cm,如果把這根彈簧放在不計摩擦的水平桌面上,在彈簧兩端用相等的力把彈簧拉伸了8cm,則彈簧每端受到的拉力為(10)牛。
分析:在彈性限度內,彈簧長度的變化量和受到的外力成正比,如果外力為壓力,則壓力與彈簧壓縮的長度成正比,如果外力為拉力,則拉力與彈簧伸長的長度成正比。
一根彈簧,在它下面掛5N重的砝碼時,彈簧伸長了4cm,這意味著當彈簧受到拉力等于5牛時,彈簧可伸長4厘米,因此如果彈簧伸長8厘米,則彈簧受到拉力=5牛×(8厘米/4厘米)=10牛。為了保持彈簧的受力能二力平衡,所以當彈簧一段受到10牛拉力作用時,另一端也受到10牛拉力作用。
高中物理彈簧連接體分離問題
高中物理含有彈簧的分離臨界問題分析,需要掌握住“一個中心,兩個基本點”。“一個中心”就是分離時兩物體之間沒有內力,“兩個基本點”就是分離的瞬間兩物體的速度和加速度相同。
根據兩物體之間沒有內力可以先分析受力比較少的物體,或者是分析加速度方便求解的物體的加速度,然后再根據加速度相等去分析另外一個物體的受力,用牛頓第二定律可以求解第二個物體的受力情況,從而求出彈簧的形變量。2017年海南省高考題的有一個大題就是考查這個知識點。