Ovisnist elastične energije o deformaciji opruge

U ovom virtualnom pokusu istražit ćete kako elastična energija opruge ovisi o deformaciji opruge.
Deformaciju (stiskanje) opruge možete mijenjati pomoću klizača.

Upute

Pokus

Elastičnu energiju opruge mijenjamo pomoću klizača. Kada pokrenemo animaciju, opruga se vrati u svoj prirodni položaj, pri čemu opruga predaje energiju automobilu-igrački. \[E_{\textrm{k}}=E_{\textrm{el}}\] Automobil primi kinetičku energiju pa se zbog toga giba po cesti. Zbog trenja između kotača automobila i ceste, automobil se odmah počinje zaustavljati. Pretpostavimo da je u svim primjerima sila trenja jednaka. Za vrijeme zaustavljanja kinetička energija automobila pretvara se u rad pri zaustavljanju. Kada se automobil zaustavi vrijedi: \[E_{\textrm{k}}=W.\]

1. Opišite u koje se oblike pretvorila elastična energija opruge.


Ovisnost elastične energije o konstanti elastičnosti opruge

Hipoteza
Pretpostavite prije izvođenja pokusa kako elastična energija opruge ovisi o konstanti elastičnosti i deformaciji opruge.

Pomoću klizača postavite deformaciju opruge na \(x=1\,\textrm{cm}\).

  1. Pomoću klizača postavite konstantu elastičnosti na \(k=1\,\textrm{N}/\textrm{m}\) i pokrenite simulaciju.
    Ravnalom izmjerite put kojega je automobil prešao za vrijeme zaustavljanja. Podatke o konstanti i putu zapišite na papir.
  2. Postavite konstantu elastičnosti na \(k=2\,\textrm{N}/\textrm{m}\) i ponovite postupak.
  3. Postavite konstantu elastičnosti na \(k=3\,\textrm{N}/\textrm{m}\) i ponovite postupak.

2. Kako se promijenila elastična energija opruge pri povećanju konstante elastičnosti dva, odnosno tri puta?

3. Opišite ovisnost elastične energije o konstanti elastičnosti uz nepromijenjenu deformaciju opruge. Kojim biste matematičkim izrazom mogli tu ovisnost opisati?

Ovisnost elastične energije o deformaciji opruge.

Pomoću klizača postavite konstantu elastičnosti opruge na \(k=1\,\textrm{N}/\textrm{m}\).

  1. Pomoću klizača "stisnite" oprugu za \(x=0,5\,\textrm{cm}\) i pokrenite simulaciju.
    Ravnalom izmjerite put kojega je automobil prešao za vrijeme zaustavljanja. Podatke o deformaciji opruge i putu zapišite na papir.
  2. "Stisnite" oprugu za \(x=1\,\textrm{cm}\) i ponovite postupak.
  3. "Stisnite" oprugu za \(x=1,5\,\textrm{cm}\) i ponovite postupak.
  4. "Stisnite" oprugu za \(x=2\,\textrm{cm}\) i ponovite postupak.

4. Kako se promijenila elastična energija opruge pri povećanju deformacije opruge \(x\) za dva, tri, odnosno četiri puta?

5. Opišite ovisnost elastične energije o deformaciji opruge \(x\). Kojim biste matematičkim izrazom mogli tu ovisnost opisati?

Usporedite zaključak do kojega ste došli analizom podataka dobivenih pokusom i usporedite ga s vašom hipotezom.

6. Je li u ovom pokusu očuvana mehanička energija? A ukupna energija?