Почему пружина теряет энергию при длительном сжатии?

Да. Часть упругой энергии, хранящейся в пружине, работает за счет перемещения решеточных дислокаций в металле — это физический механизм, ответственный за пластическую деформацию металлической пружины, — и является причиной того, что пружина может необратимо деформироваться в ненагруженном состоянии, даже когда положение захвата, примененное к пружине, остается фиксированным. При пластической деформации выделяется тепло, которое может отдаваться окружающей среде по мере охлаждения деформированной пружины.

Если вам кажется затруднительным понять, как совершается работа при закреплении концов пружины, вспомните, что поле напряжений внутри пружины неоднородно. Там, где локальные напряжения превышают предел текучести, возникают пластические деформации, соответствующие реальным смещениям в металлической решетке, которые совершают работу против поля локальных напряжений. Вы можете использовать штангенциркуль для измерения диаметра проволоки, составляющей пружину, чтобы продемонстрировать, что материал изменил форму.

Явление, на которое вы смотрите, — это ползучесть , при которой металл, удерживаемый при постоянном напряжении, постепенно расслабляется и, таким образом, уменьшает напряжение. Это уменьшит накопленную энергию деформации. Это не имеет ничего общего с усталостью, являющейся результатом многократного циклического нагружения, и не имеет ничего общего с однородностью поля напряжений. Статья в Википедии «Ползучесть» информативна.

Когда вы сжимаете пружину, вы совершаете над ней работу, и она приобретает упругую потенциальную энергию. теперь, если вы отпустите ее, эта энергия будет использована для восстановления ее первоначальной формы. поэтому упругость пружины является источником возвращающей силы. Если вы держите его сжатым в течение длительного времени, возникает «упругая усталость», из-за которой его поведение становится менее эластичным, т. е. он не возвращается к своей первоначальной конфигурации, следовательно, деформируется (или изгибается).

Повторяющееся изгибание и раскручивание пружины вызывает то, что называется упругой усталостью : это подразумевает потерю упругости пружины. Так что теперь эта пружина не сможет нести такое же значение упругой потенциальной энергии, как раньше. Это точный ответ: упругая усталость возникает из-за того, что повторяющиеся скручивания и раскручивания нарушают молекулярное расположение системы и, таким образом, она теряет свои упругие свойства.