Co to jest energia odkształcenia?

Energia odkształcenia jest formą energii potencjalnej wytwarzanej przez deformację ciała stałego. Gdy element stały jest zdeformowany, energia użyta do jego odkształcenia jest magazynowana. Energia ta jest uwalniana, gdy zdeformowany przedmiot powraca do swojego pierwotnego kształtu. Ta zgromadzona energia nazywana jest energią odkształcenia jako sposób opisania wpływu energii na ciało stałe. Energia odkształcenia jest częścią większej klasy energii zwanej energią potencjalną; ta grupa składa się ze zmagazynowanej energii, która czeka na użycie.

Kiedy przedmiot jest napięty, jest zmuszany do zrobienia czegoś, czego nie powinien robić. W przypadku energii odkształcenia napięcie jest powodowane przez zmuszenie przedmiotu do utrzymania kształtu lub pozycji innej niż ta, którą chce mieć. Może to być tak proste, jak zginanie gałęzi drzewa lub tak złożone, jak deformacja występująca w systemach odrzutowego myśliwca.

Energia odkształcenia w obiekcie jest na ogół równa ilości energii przyłożonej do obiektu, który spowodował odkształcenie. Zasadniczo oznacza to, że przedmiot stały będzie pochłaniał i magazynował energie przyłożone do niego. Kiedy energia jest uwalniana, jest zwykle równa przechowywanej ilości. W rezultacie obiekt może mieć energię przyłożoną do niego, a następnie trzymać go, aż będzie potrzebna, i ostatecznie uwolnić całkowitą ilość energii z powrotem do systemu bez strat.

Jedyny moment, w którym nastąpi utrata, nastąpi, gdy energia odkształcenia zbliży się lub przekroczy punkt odkształcenia plastycznego bryły. W tym momencie bryła ulegnie trwałej zmianie w inny kształt. Energia zgromadzona w elemencie jest wykorzystywana do katalizowania zmiany. Ta deformacja będzie powoli upuszczać energię odkształcenia, dopóki nie przejdzie w transformację lub w ciepło. Jeśli obiekt zostanie zwolniony przed zakończeniem deformacji, mniejsza ilość energii odkształcenia zostanie uwolniona jak zwykle.

Najlepszym prostym przykładem energii odkształcenia jest prosta sprężyna. Kiedy człowiek popycha sprężynę w dół, wywiera siłę na solidną sprężynę. Energia ta przechodzi od osoby do obiektu. Dopóki sprężyna jest przytrzymywana, cała energia po prostu siedzi w obiekcie. Po zwolnieniu sprężyny energia przekształca się z potencjalnej energii odkształcenia w energię kinetyczną. Jeśli sprężyna zostanie przytrzymana tak długo, że zmieni się jej kształt, wówczas część lub całość energii zostanie utracona na skutek deformacji.