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發(fā)生彈性形變的物體的各部份之間壓彈簧彈力計算公式,因為有彈力的互相作用,也具有勢能,這些勢能稱作彈性勢能()。同一彈性物體在一定范圍內(nèi)形變越大,具有的彈性勢能就越多,反之,則越小。
英文名
彈性勢能
外文名
領域
熱學
形成緣由
彈性形變
性質(zhì)
形變越大,彈性勢能越大,反之
相關名詞
動力勢能
目錄
1234
彈性勢能性能介紹播報
物體因為發(fā)生彈性形變,各部份之間存在著彈性力的互相作用而具有的勢能稱作“彈性勢能”。在工程中又稱“彈性變型能”。諸如,被壓縮的二氧化碳、拉彎了的弓、卷緊了的發(fā)條、拉長或壓縮了的彈簧都具有彈性勢能。
彈性勢能是儲存在材料或化學系統(tǒng)的構造中的潛在機械能,由于執(zhí)行工作以扭曲其容積或形狀。當須要壓縮和拉伸或大體上以任何方式變型時,彈性能量才會發(fā)生。彈性理論主要發(fā)展為固體和材料熱學的方式[1](注意,拉伸橡皮筋所做的工作不是彈性勢能的一個反例,它是熵彈性的一個反例)彈性勢能等式用于機械平衡位置的估算。在物理上,多項式可以表示為[2]:
勢能的單位與功的單位是一致的。確定彈力勢能的大小需選定零勢能的狀態(tài),通常選定彈簧未發(fā)生任何形變,而處于自由狀態(tài)的情況下其彈力勢能為零。彈力對物體做功等于彈力勢能增量的負值。即彈力所做的功只與彈簧在起始狀態(tài)和終了狀態(tài)的伸長量有關,而與彈簧形變過程無關。彈性勢能是以彈力的存在為前提,所以彈性勢能是發(fā)生彈性形變,各部份之間有彈性力作用的物體所具有的。若果兩物體互相作用都發(fā)生形變,這么每一物體都有彈性勢能,總彈性勢能為兩者之和。
彈性的本質(zhì)是可逆性。應用于彈性材料的力將能量轉移到材料中,在將能量轉移到其周圍環(huán)境以后壓彈簧彈力計算公式,才能恢復其原始形狀。但是,所有材料對于它們可以承受的變型程度都有限制,而不會破壞或不可逆地改變其內(nèi)部結構。為此,固體材料的特點包括一般在應變方面的彈性極限的尺寸。超過彈性極限,材料不再以彈性能量的方式儲存在其上進行的機械作業(yè)的所有能量。
物質(zhì)內(nèi)或物質(zhì)內(nèi)的彈性能量是構象的靜態(tài)能量。它對應于主要通過改變核之間的原子寬度離而儲存的能量。熱能是材料內(nèi)動能的隨機分布,致使材料關于平衡構象的統(tǒng)計波動。并且有一些互動。比如,對于個別固體物體,扭曲,彎曲和其他變型可能會形成熱能,造成材料的氣溫下降。固體中的熱能一般由稱為聲子的內(nèi)部彈性波進行。孤立物體規(guī)模較大的彈性波一般形成足夠缺少隨機化的宏觀震動,它們的振蕩僅僅是物體內(nèi)的(彈性)勢能與整體物體的運動動能之間的重復交換。
彈性勢能實際應用播報
機械系統(tǒng)中的彈性勢能
假如機械系統(tǒng)的組件施加到系統(tǒng)上時發(fā)生變型,那它們將儲存彈性勢能。任何時侯,在其外部的力聯(lián)通或變型物體時,能量轉移到物體(即在其上進行作業(yè))。通過作業(yè)傳遞到物體的能量的量被估算為力的矢量點積和物體的位移。當力被施加到系統(tǒng)時,它們在內(nèi)部分配到其組成部件。其實一些能量轉移可以最終儲存為獲得的速率的動能,而且成份物體形狀的變型造成儲存的彈性能量。
原型彈性部件是螺旋彈簧。彈簧的線性彈性表現(xiàn)由比列常數(shù)參數(shù)化,稱為彈簧常數(shù)。該常數(shù)一般表示為k(參見胡克定律),但是取決于線圈產(chǎn)生的材料的幾何形狀,橫截面積,未變型的厚度和性質(zhì)。在一定的變型范圍內(nèi),k保持恒定,并被定義為位移與由該位移形成的彈簧恢復力的大小的負百分比。[3]
彈性勢能公式估算播報
其中,k為彈性系數(shù),x為形變量。注意:此公式中的x必須在彈簧的彈性限度內(nèi)。
彈力做功與彈性勢能變化的關系:彈性勢能是彈力做功轉化而至,彈力做正功,彈性勢能降低,彈力做負功,彈性勢能降低。彈性勢能的定義:發(fā)生彈性形變的物體各部份之間,因為有彈力的互相作用而具有勢能,這些勢能就是稱作彈性勢能。
我們還可以從另外一種角度看彈力做功問題,功=力X距離。我們曉得力和距離的圖像中,曲線圍成的面積就是做的功的大小。彈性力和距離的軸圍成的圖形是三角形,這么就是三角形的面積公式:
。
而且我們不能錯誤的覺得彈力做功就是彈性勢能,功是功,能是能,做功伴隨能量的變化,功不是能。
彈性勢能能的關系播報
彈性勢能可與動能直接互相轉化,但不能與重力勢能直接轉化。核心或實質(zhì):(勢能和動能間之間可直接轉化,但勢能不能與勢能直接互相轉化,就是說不可能在動能不變的情況下轉化)
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