Federn, elastische potentielle Energie, kinetische Energie

Wenn ein Ball mit etwas kinetischer Energie mit einer Feder kollidiert, verliert der Ball nicht sofort seine kinetische Energie, richtig? es verliert kinetische Energie, wenn die Feder potentielle elastische Energie gewinnt. Rechts?

Also frage ich mich jetzt. Wenn ich eine Feder auf dem Boden habe, und wenn ich den Block aus einigen Metern fallen lasse, um mit der Feder auf dem Boden zu kollidieren. Wie kann ich die maximale Kompression der Feder berechnen?

Ich dachte so: Der Block hat eine potenzielle Anfangsenergie, die in kinetische Energie umgewandelt wird, und zu dem Zeitpunkt, an dem der Block mit der Feder kollidiert, würde die gesamte kinetische Energie auf die Feder übertragen, sodass ich alles berechnen könnte ungefähr der Frühling tut dies:

Angenommen, X ist die anfängliche potentielle Energie des BLOCKS. Gesamtenergie = kinetische Energie der Feder + elastische potentielle Energie der Feder (=) X = kinetische Energie der Feder + elastische potentielle Energie der Feder

Aber jetzt frage ich mich, ob es nicht richtiger wäre zu sagen, dass X= kinetische Energie der Feder + elastische potentielle Energie der Feder - kinetische Energie der Kugel !!

Was denken Sie?

Normalerweise nehmen wir die Feder als masselos an, sie hat also keine kinetische Energie. Ich denke, Sie müssen daran arbeiten, klarer zu machen, was Sie sagen wollen.
Ich denke, man muss entscheiden, ob es ein Ball oder ein Block ist. Wenn Sie einen Ball auf eine steife Feder fallen lassen, könnte der Ball abprallen, ohne die Feder zusammenzudrücken. (Technisch gesehen wäre das eine elastische Kollision.) Wenn Sie einen Block auf eine leicht zusammendrückbare Feder fallen lassen, dann erwarten Sie eine unelastische Kollision, dh der Block bleibt in Kontakt mit der Oberseite der Feder. Dabei wird ein Teil der Energie in Wärme umgewandelt. Abhängig von Ihren Parametern kann der Wärmeverlust erheblich sein oder nicht, und die kinetische Energie der Feder kann erheblich sein oder nicht.
@ user3386109: Das ist nicht nützlich und ziemlich verwirrend für das OP. Selbst eine steife Feder wird etwas zusammengedrückt. Das ist die Ursache für seine elastische Reaktion. Wir gehen auch von einer Hookeschen Quelle aus: Dann ist keine Wärme beteiligt.
Eine masselose Hookesche Feder wandelt die kinetische Energie der fallenden Kugel in potenzielle Federenergie um, bis die Kugel vorübergehend stoppt. Die Rückstellkraft der Feder beginnt dann, die Kugel nach oben zu beschleunigen, bis die potenzielle Energie der Feder vollständig zurück in kinetische Energie der Kugel umgewandelt wurde. Sie müssen die potentielle Energie einer Hookeschen Feder nachschlagen .
@Gert Sie scheinen den Unterschied zwischen einer elastischen Reaktion und einer elastischen / unelastischen Kollision nicht zu verstehen . Aus der Frage geht hervor, dass das OP die Theorie hinter einer Hookeschen Feder vollständig versteht und darüber hinausgehen möchte.
@ user3386109: Sie versuchen, dies komplizierter zu machen, als es ist. Lesen Sie die genehmigte Antwort. Es ist nicht kompliziert. Bei einer Hookeschen Feder wird keine Energie in Wärme umgewandelt. Das ist die Definition einer Hookeschen Feder. Wenn das OP "die Theorie hinter einer Hookeschen Feder vollständig versteht", würde er diese grundlegende Frage nicht stellen. Er will nicht "darüber hinausgehen", er will nur sein Grundproblem verstehen.

Antworten (1)

So wie ich den Aufbau verstehe: Der Block ruht zunächst in einiger Höhe über der Feder. Die Feder ist anfangs im Ruhezustand vertikal mit einem Ende auf dem Boden und in ihrer natürlichen Länge ausgerichtet (obwohl sie sich aufgrund ihres eigenen Gewichts etwas zusammendrücken würde, wenn sie keine masselose Feder wäre). Dann wird der Block fallen gelassen, er landet auf der Feder, die ihn zusammendrückt, und irgendwann ist die maximale Kompression erreicht.

Bei maximaler Kompression ist der Block vorübergehend stationär (zwischen dem Abwärts- und Wiederaufwärtsbewegen) und die Feder sollte ebenfalls stationär sein (obwohl ich erwarte, dass es einige Vibrationen geben würde). Mein Punkt ist anfangs und bei maximaler Kompression gibt es keine kinetische Energie. Insgesamt wird die anfängliche Gravitationsenergie in elastische potentielle Energie umgewandelt.

Mit einer massiven Feder wird es etwas komplizierter. Die Feder wird unter ihrem Gewicht bis zu einem gewissen Grad zusammengedrückt, und wenn sie zusammengedrückt wird, bewegt sich ihr Massenschwerpunkt nach unten, wodurch ihre potentielle Gravitationsenergie reduziert wird.

ok, das verstehe ich. Sie haben den Aufbau verstanden. Ich habe versucht, einen Ausdruck zu finden, um die Bewegung zu beschreiben. Von dem Moment an, in dem der Block auf die Feder trifft, ist die Exoression also: GESAMTENERGIE = ​​ANFÄNGLICHE POTENZIALE ENERGIE DER GRAVATION = KINETISCHE ENERGIE + ELASTISCHE POTENZIALE ENERGIE. Bedenkt, dass die Feder masselos ist.
Vergessen Sie in Ihrer zweiten Summe nicht den Term GRAVITATIONAL POTENTIAL ENERGY. Was dieses Problem etwas knifflig macht, ist die Auswahl eines Referenzniveaus für Null-Gravitationsenergie. Wenn Sie die Anfangshöhe des Blocks von der Oberseite der unkomprimierten Feder messen, dann endet der Block beim Komprimieren der Feder mit negativer Gravitationspotentialenergie.
oh ja, das hatte ich befürchtet. Wenn sich der Block also auf einer HÖHE H über der Quelle befindet und wir die Spitze der Quelle als Referenzniveau für Null-Gravitationsenergie betrachten, GESAMTENERGIE = ​​Gravitationspotential + kinetische Energie + Elastische Potentialenergie, wobei die GESAMTENERGIE GLEICH wäre ANFÄNGLICHE GRAVITATIONSPOTENZIALENERGIE des Blocks ?
Ja, das klingt richtig. Grundsätzlich MgH = 1/2kx^2 + (-Mgx), wobei x die Federkompression ist.
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