Vì sao vật đàn hồi có đường kéo và đường nhả khác nhau có thể trả lại ít năng lượng hơn đã nhận?

Giải thích nguyên lý

Công đi vào khi kéo và công thu lại khi nhả được tính theo hai đường lực–biến dạng tương ứng. Nếu đường nhả nằm thấp hơn đường kéo, phần công trả lại nhỏ hơn, phần chênh chuyển sang dạng năng lượng khác. Không thể dùng một đường Hooke duy nhất cho vật có biểu hiện này.

Ví dụ tính từng bước

Cho đồ thị từng đoạn thẳng: khi kéo tại x = 0; 0,05; 0,10 m, lực là 0; 5; 10 N; công vào 0,50 J. Khi nhả qua cùng các x, lực là 0; 2; 10 N. Công trả lại có độ lớn (0 + 2)/2×0,05 + (2 + 10)/2×0,05 = 0,35 J. Chênh 0,15 J.

Điểm dễ hiểu sai

Đây là dữ liệu minh họa vật có hao phí, không phải lò xo Hooke lý tưởng. Phải giữ chiều quá trình khi bàn dấu công.

Tự kiểm tra

Tỉ lệ năng lượng trả lại của ví dụ là 0,35/0,50 = 70%, không có nghĩa mọi vật đàn hồi đều như vậy.

Điều kiện áp dụng

Đo lực kéo ngoài gần cân bằng, hai đường được cho bằng các đoạn thẳng, trạng thái đầu/cuối cùng mức biến dạng; không suy cơ chế vật liệu cụ thể từ một vòng.

Đọc hình minh họa

Hai đường kéo và nhả trên cùng đồ thị F–x, vùng chênh tô màu và có mô hình dải vật đàn hồi bên cạnh. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Các đồ thị đọc theo số liệu và đơn vị hai trục.

Học tiếp

Công của lực bằng Fs cos alpha khi nào Định lí động năng liên hệ tổng công ra sao