11.9
Rozważmy beztarciowy układ sprężyna-masa, którego położenie jest zdefiniowane przez jedną zmienną niezależną. Tutaj energia potencjalna jest sumą grawitacyjnej i sprężystej energii potencjalnej, a ujemna jej zmiana równa się pracy wykonanej w układzie.
Jeśli system jest w równowadze i ulega wirtualnemu przemieszczeniu, wykonana praca może zostać zastąpiona pracą wirtualną.
Z zasady pracy wirtualnej, praca wynosi zero dla wszystkich wirtualnych przemieszczeń, a więc zmiana energii potencjalnej również wynosi zero. W przypadku małych przemieszczeń wirtualnych energia potencjalna jest wyrażona w postaci jej pierwszej pochodnej ze współrzędną położenia.
Ponieważ przemieszczenie wirtualne nie jest równe zeru, pierwsza pochodna energii potencjalnej musi wynosić zero. Tak więc układ jest w równowadze, gdy pierwsza pochodna jego energii potencjalnej wynosi zero.
Zastosowanie tego kryterium do układu sprężyna-masa daje jego położenie równowagi.
Jeśli energia potencjalna zależy od kilku zmiennych niezależnych, to pochodna cząstkowa energii potencjalnej dla każdej współrzędnej musi wynosić zero dla równowagi.
Energia potencjalna lub funkcja potencjalna odgrywa istotną rolę w określaniu równowagi układu mechanicznego. Jeżeli układ jest poddany siłom grawitac…
Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.