八、弹性势能

这一节我们研究物体因发生弹性形变而具有的势能,这种势能叫做弹性势能。物体发生弹性形变的时候,物体的各个部分之间发生弹力的相互作用,正象地球和物体之间由于有重力的相互作用,因而地球和物体组成的系统具有重力势能一样,发生弹性形变的物体的各个部分之间由于有弹力的相互作用,因而由这些部分组成的系统,亦即发生弹性形变的物体本身,就具有弹性势能。

任何发生了弹性形变的物体都具有弹性势能。卷紧了的发条,拉长或压缩了的弹簧,拉弯了的弓,正在击球的网球拍或羽毛球拍,正在支撑运动员上跳的撑竿等等,都具有弹性势能(图7-17)。

图7-17
图7-17 任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能

弹性势能和弹力做功密切相关,它们的关系类似于重力势能和重力做功的关系。下面以弹簧为例定性地加以说明。

用外力压缩或伸长弹簧的时候(图7-18),外力要克服弹力做功,克服弹力做多少功,弹簧的弹性势能就增加多少。把被压缩或伸长的弹簧放开的时候(图7-19),弹力可以推动其他物体做功,弹力做多少功,弹簧的弹性势能就减少多少。

图7-18
图7-18 克服弹力做功,弹簧的弹性势能增加,图中F表示外力,f表示弹力。上图是没有发生形变的弹簧
图7-19
图7-19 弹力做功,弹簧的弹性势能减少,图中f表示弹力。上图是没有发生形变的弹簧

弹簧的弹性势能跟弹簧被压缩或拉伸的长度有关系。一个没有被压缩或拉伸的弹簧,弹性势能为零。弹簧被压缩或拉伸的时候,它被在缩或拉伸得越大,克服弹力所做的功越多,弹簧的弹性势能就越大。另外,弹簧的弹性势能还跟弹簧的倔强系数有关系,不同的弹簧被压缩或拉伸相同的长度,倔强系数越大,克服弹力做的功越多。因而弹簧的弹性势能就越大。

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发布时间:2015/7/29 下午1:38:06  阅读次数:2850

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