אנרגיה אלסטית
כשמותחים גומייה או דוחסים קפיץ-מאחסנים אנרגיה!
מהי אנרגיה אלסטית?
גומייה
מותחים ← משחררים ← עפה!
ככל שמותחים יותר-יותר אנרגיה!
קפיץ
דוחסים או מותחים ← משחררים ← חוזר!
קפיצים נמצאים במזרנים, עטים, מכוניות
קשת ירי
מותחים את המיתר ← משחררים ← החץ עף!
אנרגיה אלסטית ← קינטית
ממה תלויה האנרגיה האלסטית?
קיבולת האנרגיה הפוטנציאלית האלסטית הנאגרת במרחב הגיאומטרי של האובייקט הדחיס מונעת ישירות משני וקטורים קינטיים פיזיקליים הנגזרים מתכונותיו המולקולריות:
1. כמה מותחים/דוחסים?
ככל שמותחים את הגומייה יותר רחוק-יותר אנרגיה נאגרת.
ככל שדוחסים את הקפיץ יותר-יותר אנרגיה נאגרת.
2. כמה קשה החומר?
קפיץ קשה (שקשה למתוח) מאחסן יותר אנרגיה מקפיץ רך.
גומייה עבה מאחסנת יותר אנרגיה מגומייה דקה.
יש גבול! אם מותחים יותר מדי-החומר נקרע או נשבר ומאבד את האלסטיות.
שלב 1: אחסון
מפעילים כוח כדי לשנות את צורת החומר:
• גומייה-מותחים
• קפיץ-דוחסים או מותחים
• טרמפולינה-לוחצים למטה
האנרגיה שהשקענו נאגרת בחומר!
שלב 2: שחרור
משחררים-החומר חוזר לצורתו המקורית:
• הגומייה מזנקת
• הקפיץ קופץ
• הטרמפולינה מקפיצה אותנו
האנרגיה האלסטית הפכה לאנרגיה קינטית!
דוגמאות מהחיים
אנרגיה אלסטית נמצאת בהרבה מקומות:
- טרמפולינה-קופצים למטה, נזרקים למעלה
- כדור קופצני-נדחס בפגיעה, קופץ בחזרה
- קפיץ בעט-לוחצים, הראש יוצא
- מזרן קפיצים-סופג את המשקל ומחזיר
- רצועות התעמלות-מותחים לאימון שרירים
שאלה לחשיבה
למה כדור טניס קופץ גבוה יותר מכדור פלסטלינה כשמפילים אותם מאותו גובה?
כדור טניס מורכב מגומי וסיבי לבד הניחנים ביכולת אלסטית קיצונית: בעת לחץ או דחיסה הם מאבדים צורה אך רוצים לחזור למתארם המקורי בעוצמה מתפרצת וקשיחה. הפלסטלינה נטולת זכרון מולקולרי; בדחיסתה היא סופגת את המפגש במלואו על-ידי המרה לעיבור (שינוי-צורה קבוע) ואנרגיית חום מבוזבזת, וכך בולמת לחלוטין את הריבאונד הקינטי.
ספורטאים משתמשים באנרגיה אלסטית כל הזמן!
• קפיצה לגובה-הגידים ברגליים מתוחים ומשתחררים
• מחבט טניס-המיתרים נדחסים ומחזירים את הכדור
• נעלי ריצה-הסוליה דוחסת ומחזירה אנרגיה
• קשת ירי-פשוט לא ישתמשו בחיצים בלעדיה!
מהנדסים מתכננים ציוד ספורט כדי למקסם את האנרגיה האלסטית!
שאלה לחשיבה
מתי גומייה או קפיץ אוגרים אנרגיה אלסטית, ומה קורה כשמשחררים?
במתיחה או דחיסה יחסית לשיווי משקל החומר האלסטי אוגר אנרגיה פוטנציאלית אלסטית. בשחרור, היא יכולה להפוך לתנועה (קינטית) או לצורות אחרות.