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弹簧的弹性与性能

文章来源: 上精工 阅读量:1667 发表时间:2022-10-19 14:43:44

物体在恒力作用下,沿力的方向运动一段距离,力对物体做的功等于力与位移的乘积。若画出力与位移的关系图像,可以发现,恒力与位移的乘积,相当于图线与横坐标所围“面积”的数值。利用这个方法,我们来分析弹簧弹力做功情况。一端固定的、劲度系数轻弹簧,位置若将弹簧拉到一定位置,并固定在物体上,释放物体,在弹力作用下物体向左运动到一定位置,这一过程中,弹簧弹力做功是多少呢?

东莞弹簧厂建立一个坐标系,以弹簧原长时端点位置为起点,横轴和纵轴分别表示弹簧伸长量和弹力大小;弹簧弹力与伸长量成正比,它们之间的关系图像是一条过原点的斜线,把位移分成许多小段,弹力在每一小段中视为恒力,那么,弹力做功,即力与位移乘积,就相当于小矩形的“面积”数值,将小矩形“面积”累积起来,就接近于弹力在此过程中所做的功;倘若分成的段数足够多,那么弹力做功,就趋近于图中梯形“面积”数值,理论上梯形“面积”数值,可见,弹簧弹力做功只跟它初始和终了状态有关,或者说,

弹簧弹力做功改变了这个量的大小,这个量大小由弹簧自身决定,似乎包含某种特殊意义,特殊的意思一是它与弹簧对外做功本领有关,二是它随弹簧自身形变而变化,具有势能的基本特征,因此,我们把这个物理量定义为弹性势能,从上面实例中可以看出:弹力做正功,弹簧的弹性势能就将减小,减少的弹性势能等于弹力所做的功。需要指出的是,弹性势能与重力势能及其它势能一样,都是在相应的物体系统中,由于物体间的相对位置和相互作用力共同决定的。


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