Como calcular a energia potencial e cinética em uma mola

Na física, você pode examinar a quantidade de energia potencial e cinética é armazenada em uma mola quando você compactar ou esticá-lo. O trabalho que você faz comprimir ou esticar a mola deve ir para a energia armazenada na mola. Essa energia é chamada energia potencial elástica e é igual à força, F, vezes a distância, s:

W = Fs

Como você esticar ou comprimir uma mola, a força varia, mas varia de forma linear (porque na lei de Hooke, a força é proporcional ao deslocamento).

A distância (ou deslocamentos), s, é apenas a diferença de posição, x_f - x_Eu, e a força média é (1/2) (F_f + F_Eu). Portanto, você pode reescrever a equação da seguinte forma:

A lei de Hooke diz que F = -kx. Portanto, você pode substituir -kx_f e -kx_Eu para F_f e F_Eu:

Distribuição e simplificando a equação dá-lhe a equação para o trabalho em termos da constante de mola e posições:

O trabalho realizado na primavera muda a energia potencial armazenada na mola. Veja como você dar esse potencial energético, ou a energia potencial elástica:

Por exemplo, suponhamos que uma mola é elástica e tem uma constante de mola, K, do

e você comprimir a mola por 10,0 centímetros. Você armazena a seguinte quantidade de energia nele:

Você também pode notar que quando você deixa a mola ir com uma massa no final do mesmo, a energia mecânica (a soma da energia potencial e cinética) é conservada:

PE₁ + KE₁ = PE₂ + KE₂

Quando você comprimir a mola 10,0 centímetros, você sabe que você tem # 8232;

de energia armazenada. Quando a massa em movimento atinge o ponto de equilíbrio e nenhuma força a partir da primavera está agindo sobre a massa, você tem velocidade máxima e energia, portanto, cinética máxima - nesse ponto, a energia cinética é

pela conservação da energia mecânica.