ばねの圧縮で運動エネルギーを見つける方法

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著者: Randy Alexander
作成日: 4 4月 2021
更新日: 18 11月 2024
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YouTubeで一番わかりやすい「バネの弾性力」の解説【力学】
ビデオ: YouTubeで一番わかりやすい「バネの弾性力」の解説【力学】

一端に固定されたバネには、「バネ定数」kと呼ばれるものがあります。この定数は、ばねの復元力と膨張距離を直線的に関連付けます。端部には平衡点と呼ばれるものがあり、バネに応力がかかっていないときの位置です。バネの自由端に取り付けられた質量が解放された後、前後に振動します。その運動エネルギーと位置エネルギーは一定のままです。質量が平衡点を通過すると、運動エネルギーが最大になります。最初にリリースされたときのスプリングのポテンシャルエネルギーに基づいて、任意のポイントで運動エネルギーを計算できます。

    ばねの初期ポテンシャルエネルギーを決定します。計算から、式は(0.5)kx ^ 2です。ここで、x ^ 2はバネの端の初期変位の二乗です。任意のポイントでの運動エネルギーと位置エネルギーの合計がこの値になります。

    平衡点でのばねの最大運動エネルギーを、初期ポテンシャルエネルギーに等しいものとして特定します。

    初期位置エネルギーからその点の位置エネルギーを引くことにより、変位Xの他の点の運動エネルギーを計算します:KE =(0.5)kx ^ 2-(0.5)kX ^ 2。

    たとえば、センチメートルあたりk = 2ニュートンで、平衡点からの初期変位が3センチメートルの場合、2センチメートルの変位での運動エネルギーは(0.5)2_3 ^ 2-(0.5)2_2 ^ 2 = 5ニュートンメートルです。 。