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📜  什么是势能？

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:36.124000             🧑  作者: Mango

什么是势能？

作为一个普遍的概念，“能量”这个词意味着采取行动的能力。每当有人说某个人精力充沛时。这意味着一个特定的人渴望并且非常有能力做事。 “潜在”一词也用于表示某事发生的可能性。这些东西与能量有关。在力量下静止的一切都有可能在行动。这意味着势能存储在该物体内部。

势能

让我们考虑一个保持在地面上的质量 M。该质量 M 的高度为“h”。在这个过程中，引力作用在质量上并对其起作用。在抵抗重力时所做的工作以势能形式存储在块中。当释放块自由下落时，该势能减小并转化为动能。

在上面的实验中，提到了克服重力所做的功转化为势能。块上的重力将是，

F = 镁

在通过高度“h”上升时。在块上完成的工作将是，

W = Fd

⇒W = (Mg)h

⇒W = 毫克

因此，所做的这项工作转化为势能。

PE = W = 镁

因为力是重力。这称为引力势能。一般来说，势能可能是由于在许多不同的力下所做的功。例如，静电力，弹簧恢复力等。由于势能也是一种能量。它的单位是焦耳。

弹簧的势能

胡克定律说明了弹簧中的恢复力如何随着弹簧平均位置的净位移而变化。考虑净位移为\Delta x恢复力用 F 表示，

F = -kx

对于可变力 F 和净位移 x，

W = \int^{x}_{0}Fdx

现在在位移 x 处，对于无限小的位移\Delta x和力 F，

dW = Fdx

⇒ dW = -kxdx

将上述等式积分为完成的总功，

dW = kxdx

⇒∫dW = ∫kxdx

⇒ W = \frac{kx^2}{2}

所做的这项工作也被存储为势能。因此，由于位移“x”而存储在弹簧中的势能将是，

体育= \frac{kx^2}{2}

势能的概念仅限于将所做的功转化为势能的那类力。例如，摩擦不属于该类别。在摩擦的情况下，所做的功以热量的形式消散。

势能的一般形式

一般来说，存在力 F(x) 时的势能 V(x) 定义为，

F(x) = -\frac{dV(x)}{dx}

这意味着，

\int^{x_f}_{x_i}F(x)dx = -\int^{v_f}_{v_i}{dV(x)}{dx} = V_i - V_f

这种力所做的功取决于 x 的初始值和最终值。这种力量称为保守力量。

示例问题

问题1：求一个质量为3Kg的球保持在20m高处的势能。

解决方案：

问题 2：求一个质量为 5Kg 的球保持在 10m 高处的势能。

解决方案：

问题3：求弹簧常数为50N/m的弹簧拉伸0.2m时储存的势能。

解决方案：

问题4：求弹簧常数为100N/m的弹簧拉伸0.5m时储存的势能。

解决方案：

问题 5：从 10m 的高度向上抛出时，块的势能变化 50J。块的质量为1Kg。找到块达到的高度。

解决方案：

问题 6：连接到弹簧的块被压缩到 0.2m。块的质量为 2Kg。求块到达其自然位置时的速度。给定。 K = 100N/m。

解决方案：

问题 7：连接到弹簧的块被压缩到 0.5m。块的质量为1Kg。求块到达其自然位置时的速度。给定。 K = 100N/m

解决方案：