Пружины, упругая потенциальная энергия, кинетическая энергия

Если мяч с некоторой кинетической энергией сталкивается с пружиной, мяч не теряет свою кинетическую энергию в одно мгновение, верно? она теряет кинетическую энергию, поскольку пружина приобретает потенциальную упругую энергию. Верно?

Так что теперь мне интересно. Если у меня есть пружина на земле, и если я позволю блоку упасть с нескольких метров, чтобы столкнуться с пружиной на земле. Как рассчитать максимальное сжатие пружины?

Я думал так: у блока есть начальная потенциальная энергия, которую он собирается преобразовать в кинетическую энергию, и в то время, когда блок сталкивается с пружиной, вся кинетическая энергия будет передаваться пружине, поэтому я мог вычислить все о весна делает это:

скажем, X - начальная потенциальная энергия БЛОКА. Полная энергия = кинетическая энергия пружины + упругая потенциальная энергия пружины (=) X = кинетическая энергия пружины + упругая потенциальная энергия пружины

Но теперь мне интересно, не будет ли более точным сказать, что X = кинетическая энергия пружины + упругая потенциальная энергия пружины - кинетическая энергия мяча !!

Что вы думаете?

Мы обычно считаем пружину безмассовой, поэтому у нее нет кинетической энергии. Я думаю, вам нужно поработать над разъяснением того, что вы пытаетесь сказать.
Я думаю, вы должны решить, мяч это или блок. Если вы бросите мяч на жесткую пружину, мяч может отскочить, не сжимая пружину. (Технически это будет упругое столкновение.) Если вы бросите блок на легко сжимаемую пружину, то вы ожидаете неупругого столкновения, т.е. блок остается в контакте с верхней частью пружины. В этом случае часть энергии будет преобразована в тепло. Так что в зависимости от ваших параметров потери тепла могут быть или не быть значительными, а кинетическая энергия пружины может быть или не быть значительной.
@ user3386109: это бесполезно и довольно запутанно для ОП. Даже жесткая пружина будет немного сжиматься. Это причина его упругой реакции. Мы также предполагаем пружину Гука: тогда тепло не участвует.
Безмассовая пружина Гука будет преобразовывать кинетическую энергию падающего мяча в потенциальную энергию пружины, пока мяч не остановится на мгновение. Затем восстанавливающая сила пружины начнет ускорять мяч вверх, пока потенциальная энергия пружины не будет полностью преобразована обратно в кинетическую энергию мяча. Вам нужно найти потенциальную энергию пружины Гука .
@Gert Вы, кажется, не понимаете разницы между упругой реакцией и упругим/неупругим столкновением . Из вопроса ясно, что ОП полностью понимает теорию, лежащую в основе пружины Гука, и хочет пойти дальше этого.
@user3386109 user3386109: вы пытаетесь все усложнить. Прочитайте утвержденный ответ. Это не сложно. В пружине Гука энергия не превращается в тепло. Это определение пружины Гука. Если ОП «полностью понимает теорию пружины Гука», он не будет задавать этот основной вопрос. Он не хочет «идти дальше этого», он просто хочет понять свою основную проблему.

Ответы (1)

Как я понимаю настройку: Блок изначально покоится на некоторой высоте над пружиной. Пружина изначально находится в покое и ориентирована вертикально, одним концом на земле и на своей естественной длине (хотя, если это не безмассовая пружина, она будет несколько сжиматься из-за собственного веса). Затем блок падает, он приземляется на сжимающую его пружину и в какой-то момент достигается максимальное сжатие.

При максимальном сжатии блок на мгновение становится неподвижным (между движением вниз и снова вверх), и пружина также должна быть неподвижной (хотя я ожидаю, что будут некоторые вибрации). Я к тому, что изначально и при максимальном сжатии нет кинетической энергии. В целом начальная гравитационная энергия преобразуется в упругую потенциальную энергию.

С массивной пружиной это становится немного более сложным. Пружина будет до некоторой степени сжиматься под своим весом, и при сжатии ее центр масс будет двигаться вниз, уменьшая потенциальную энергию гравитации.

хорошо, я понял. Вы поняли установку. Я пытался получить выражение, чтобы описать движение. Итак, с момента удара блока о пружину эксоресия будет: ОБЩАЯ ЭНЕРГИЯ = НАЧАЛЬНАЯ ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ГРАВИТАЦИИ = КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ + УПРУГАЯ ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ. Учитывая, что пружина не имеет массы.
Не забудьте термин ГРАВИТАЦИОННАЯ ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ во второй сумме. Что делает эту проблему немного сложной, так это выбор опорного уровня для нулевой гравитационной энергии. Если вы измерите начальную высоту блока от вершины несжатой пружины, то, когда пружина сжимается, блок получает отрицательную ГРАВИТАЦИОННУЮ ПОТЕНЦИАЛЬНУЮ ЭНЕРГИЮ.
о, да, именно этого я и боялся. Таким образом, если блок находится на некоторой ВЫСОТЕ H над пружиной, и мы считаем вершину пружины опорным уровнем для нулевой гравитационной энергии, ОБЩАЯ ЭНЕРГИЯ = ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ГРАВИТАЦИИ + КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ + ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ УПРУГА, где ОБЩАЯ ЭНЕРГИЯ будет РАВНА НАЧАЛЬНАЯ ГРАВИТАЦИОННАЯ ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ блока ?
Да, это звучит правильно. Обычно MgH = 1/2kx^2 + (-Mgx), где x — степень сжатия пружины.
Пружины, упругая потенциальная энергия, кинетическая энергия
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v