Cómo calcular la energía potencial y cinética en un muelle
En física, se puede examinar cómo se almacena mucha energía potencial y cinética en una primavera, cuando se comprime o estira. El trabajo que realiza la compresión o estiramiento del muelle debe ir en la energía almacenada en el resorte. Esa energía se llama energía potencial elástica y es igual a la fuerza, F, veces la distancia, s:
W = Fs
Como se estira o comprime un resorte, la fuerza varía, pero varía de manera lineal (porque en la ley de Hooke, la fuerza es proporcional al desplazamiento).
La distancia (o desplazamiento), s, es sólo la diferencia de posición, XF - Xyo, y la fuerza media es (1/2) (FF + Fyo). Por lo tanto, se puede reescribir la ecuación de la siguiente manera:
La ley de Hooke afirma que F = -kx. Por lo tanto, puede sustituir -kxF y -kxyo para FF y Fyo:
La distribución y la simplificación de la ecuación que da la ecuación para el trabajo en términos de la constante del resorte y de la posición:
El trabajo realizado en la primavera cambia la energía potencial almacenada en el resorte. He aquí cómo usted da esa energía potencial, o la energía potencial elástica:
Por ejemplo, supongamos que un resorte es elástica y tiene una constante de resorte, k, de
y comprimir el resorte por 10.0 centímetros. Puede almacenar la siguiente cantidad de energía en el mismo:
También puede observar que cuando dejas la primavera ir con una masa en el extremo de la misma, la energía mecánica (la suma de la energía potencial y cinética) se conserva:
EDUCACIÓN FÍSICA1 + KE1 = EDUCACIÓN FÍSICA2 + KE2
Al comprimir el muelle 10,0 centímetros, usted sabe que tiene # 8232;
de energía almacenada. Cuando la masa en movimiento alcanza el punto de equilibrio y ninguna fuerza del manantial está actuando en la masa, tiene velocidad máxima y por lo tanto la máxima energía cinética - en ese momento, la energía cinética es
por la conservación de la energía mecánica.
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