0Θ2: Επανάληψη της έννοιας της Ενέργειας

2 Μηχανική Ενέργεια

2.3 Δυναμική Ενέργεια λόγω παραμόρφωσης

Elastic Potential energy

Ας υποθέσουμε ότι έχουμε ένα ιδανικό ελατήριο φυσικού μήκους Lo και δεμένο σε αυτό ένα σώμα m (υλικό σημείο). Όταν το σώμα m βρίσκεται στη θέση φυσικού μήκους (ΘΦΜ) δεν δέχεται δύναμη από το ελατήριο. 

Όταν (για οποιονδήποτε λόγο), το σώμα m βρίσκεται σε μια άλλη θέση L (π.χ. L > Lo) το ελατήριο ασκεί πάνω στο σώμα, δύναμη μέτρου F = k|L-Lo| όπου |L-Lo| είναι η παραμόρφωση του ελατηρίου (σύμφωνα με το νόμο Hooke) . Αν το m αφεθεί να κινηθεί, η F τείνει να το επαναφέρει στη θέση Lo και άρα παράγει έργο W. Άρα σε οποιαδήποτε θέση μακριά από τη ΘΦΜ το σώμα έχει ελαστική δυναμική ενέργεια. Αποδεικνύεται (με παρόμοιο τρόπο όπως στην παραγραφο 1-3γ και σχέση 1.13 του σχολικού βιβλίου Γ Λυκείου εδώ) ότι σε κάθε θέση που απέχει x από τη ΘΦΜ η ελαστική δυναμική ενέργεια δίνεται από τη σχέση

 

όπου k η σταθερά επαναφοράς και x η παραμόρφωση (είτε συμπίεση, είτε επιμήκυνση)