基本介紹
- 中文名：彈性勢能
- 外文名：elastic potential energy
- 領域：力學
- 產生原因：彈性形變
- 性質：形變越大，彈性勢能越大，反之
- 相關名詞：動力勢能
性能介紹,實際套用,公式計算,能的關係,
性能介紹
物體由於發生彈性形變，各部分之間存在著彈性力的相互作用而具有的勢能叫做“彈性勢能”。在工程中又稱“彈性變形能”。例如，被壓縮的氣體、拉彎了的弓、卷緊了的發條、拉長或壓縮了的彈簧都具有彈性勢能。
彈性勢能是存儲在材料或物理系統的構造中的潛在機械能，因為執行工作以扭曲其體積或形狀。當需要壓縮和拉伸或大體上以任何方式變形時，彈性能量就會發生。 彈性理論主要發展為固體和材料力學的形式（注意，拉伸橡皮筋所做的工作不是彈性勢能的一個例子，它是熵彈性的一個例子）彈性勢能方程用於機械平衡位置的計算。 在數學上，方程可以表示為：
勢能的單位與功的單位是一致的。確定彈力勢能的大小需選取零勢能的狀態，一般選取彈簧未發生任何形變，而處於自由狀態的情況下其彈力勢能為零。彈力對物體做功等於彈力勢能增量的負值。即彈力所做的功只與彈簧在起始狀態和終了狀態的伸長量有關，而與彈簧形變過程無關。彈性勢能是以彈力的存在為前提，所以彈性勢能是發生彈性形變，各部分之間有彈性力作用的物體所具有的。如果兩物體相互作用都發生形變，那么每一物體都有彈性勢能，總彈性勢能為二者之和。
彈性的本質是可逆性。套用於彈性材料的力將能量轉移到材料中，在將能量轉移到其周圍環境之後，能夠恢復其原始形狀。然而，所有材料對於它們可以承受的變形程度都有限制，而不會破壞或不可逆地改變其內部結構。因此，固體材料的特徵包括通常在應變方面的彈性極限的規格。超過彈性極限，材料不再以彈性能量的形式儲存在其上進行的機械作業的所有能量。
物質內或物質內的彈性能量是構型的靜態能量。它對應於主要通過改變核之間的原子間距離而存儲的能量。熱能是材料內動能的隨機分布，導致材料關於平衡構型的統計波動。但是有一些互動。例如，對於某些固體物體，扭曲，彎曲和其他變形可能會產生熱能，導致材料的溫度升高。固體中的熱能通常由稱為聲子的內部彈性波進行。孤立物體規模較大的彈性波通常產生足夠缺乏隨機化的巨觀振動，它們的振盪僅僅是物體內的（彈性）勢能與整體物體的運動動能之間的重複交換。
實際套用
機械系統中的彈性勢能
如果機械系統的組件施加到系統上時發生變形，那它們將存儲彈性勢能。任何時候，在其外部的力移動或變形物體時，能量轉移到物體（即在其上進行作業）。通過作業傳遞到物體的能量的量被計算為力的矢量點積和物體的位移。當力被施加到系統時，它們在內部分配到其組成部件。雖然一些能量轉移可以最終存儲為獲得的速度的動能，但是成分物體形狀的變形導致存儲的彈性能量。
原型彈性部件是螺旋彈簧。彈簧的線性彈性表現由比例常數參數化，稱為彈簧常數。該常數通常表示為k（參見胡克定律），並且取決於線圈形成的材料的幾何形狀，橫截面積，未變形的長度和性質。在一定的變形範圍內，k保持恆定，並被定義為位移與由該位移產生的彈簧恢復力的大小的負比率。
