|
|
עמוד:23
2 . 5 אנרגיה פוטנציאלית של קפיץ ביחידה 2 ( בסעיף ( 4 . 5 למדנו , כי הכוח שיש להפעיל כדי למתוח קפיץ או לכווץ אותו בשיעור * , הוא kx ( זהו חוק הוק k . ( מכונה קבוע הקפיץ , והוא נמדד בניוטון \ מטר . בדרך כלל , קבוע הקפיץ זהה במתיחה ובכיווץ . הקפיץ המתוח , או המכווץ , מפעיל כוח נגדי : סימן המינוס מלמד , כי הכוח הפוך בכיוונו לשינוי באורך . הכוח שהקפיץ מפעיל הוא כוח משמר , משום שאת העבודה שמשקיעים כדי למתוח את הקפיץ או כדי לכווצו , מקבלים בחזרה כאשר מניחים לקפיץ לחזור למצבו הקודם . נחשב את העבודה הדרושה כדי למתוח קפיץ ממצבו הרפוי , עד שיתארך בשיעור x ( איור . ( 2 . 17 הכוח אינו קבוע אלא משתנה — הוא גדל ככל שהקפיץ מתארך . לכן לא נוכל להשתמש בנוסחה הפשוטה W F-S אלא יש להשתמש באינטגרל : = W = \ Fdx = \ kxdx = hkx 2 = ~ kx 2 את העבודה הזו הקפיץ "מחזיר" כאשר מאפשרים לו לחזור למצבו הרפוי . לכן זו האנרגיה הפוטנציאלית של קפיץ שנמתח או כווץ בשיעור x אנרגיה פוטנציאלית של קפיץ : שאלה פתורה מהי העבודה הדרושה כדי לשנות את התארכותו של הקפיץ מ ^ ל ?* תשובה העבודה הדרושה שווה לשינוי באנרגיה הפוטנציאלית של הקפיץ , לכן : שאלה 2 . 10 גוף שמסתו 1 . 2 ק"ג נע על שולחן חלק במהירות 2 מ \ ' שנ' ( איור ( 2 . 18 ופוגע בקפיץ שהקבוע שלו הוא 80 נ \ מ . א . מהי מהירות הגוף לאחר שהקפיץ התכווץ ב 0 . 1 מ ? ' איור 2 . 17
|
|