Серпімді деформацияланған дененің потенциалдық энергиясы
Механикалық жүйелердегі энергияның сақталу заңы және серпімділік күшінің жұмысы
Серпімді деформацияланған денеде потенциалдық энергия жинақталады. Денелер деформацияға түскенде серпімділік күші пайда болады: оның модулі деформацияға (созылуға не сығылуға) пропорционал, ал бағыты деформация кезіндегі орын ауыстыру бағытына әрқашан қарама-қарсы болады.
Серіппенің деформациясы және серпімділік күші
Негізгі анықтама
Серіппенің бір ұшы бекітілген, ал екінші ұшына жүк ілінген деп алайық. Ось бағытын суреттегідей таңдаймыз. Серіппе табиғи (деформацияланбаған) күйінен x шамасына созылғанда немесе сығылғанда серпімділік күші пайда болады.
Hooke заңы
|F| = kx, мұндағы k — серіппенің қатаңдығы, ал x — деформация шамасы.
Серіппені босатқандағы қозғалыс
Серіппені x1 шамасына созып (немесе сығып), кейін еркіне қоя берсек, серіппенің ұшы бастапқы күйіне қарай ығысады. Серіппе орамдары орын ауыстырған кезде серпімділік күші жұмыс атқарады.
Серпімділік күшінің жұмысы қалай анықталады
Серіппенің сол жақ ұшы A қалпынан B қалпына орын ауыстырсын. Бұл кезде деформация x1-ден x2-ге өзгереді. Ұштың орын ауыстыруы осы координаталардың айырмасына тең.
Бағыттардың сәйкестігі
Суретке сүйенсек, қарастырылып отырған қозғалыс бөлігінде күш пен орын ауыстыру бағыттары бірдей болуы мүмкін. Мұндайда жұмыстың таңбасы оң болады.
Маңызды ескерту
Серпімділік күші қозғалыс барысында тұрақты емес: дене бір нүктеден екінші нүктеге ауысқан сайын күштің модулі өзгеріп отырады.
Егер A нүктесінде күш модулі kx1 болса, онда B нүктесінде ол kx2 болады. Сондықтан жұмысты есептеу кезінде күштің өзгеруін міндетті түрде ескеру қажет.