الطاقة الميكانيكية لمنظومة الجسم والنابض (Mechanical Energy for Block – Spring System)

أن كلمة منظومة (System) تعني ارتباط جسمين او اكثر بحيث يكونون وحدة واحدة. وهنا سوف نوضح أربعة أوضاع لحساب الطاقة الميكانيكية لمنظومة الجسم والنابض كما في الشكل (1-1).

الشكل (1-1)

الحالة (1): تمثل جسم يتحرك بسرعة (v_i) باتجاه نابض في حالة استقرار دون أن يلامسه. الطاقة الميكانيكية للمنظومة تساوي مجموع الطاقة الميكانيكية للجسم والنابض:

علماً ان u_body = 0 لأن الجسم يتحرك على المحور السيني (لا يوجد تغير في الإحداثيات الصادية).

كما أن : u_s = 0 حيث النابض لم يتعرض لضغط او سحب (النابض يتملك طاقة وضع فقط ولا يتملك طاقة حركية أبداً، أي أن K_s = 0).

الحالة (2): الجسم يصطدم ويستمر بالضغط عليه مما يولد طاقة وضع داخل النابض ، u_s = ½ kx² ، حيث x تمثل مقدار إزاحة النابض عن نقطة الاستقرار. وبذلك تكون الطاقة الميكانيكية للمنظومة تساوي:

حيث u_body = 0.

الحالة (3): الجسم يولد اكبر ضغط على النابض ثم يتوقف عن الحركة (v = 0)، وبذلك تكون الطاقة الميكانيكية للمنظومة تساوي :

حيث : K_body = 0              ،        u_body = 0

الحالة (4): النابض يدفع الجسم بعيداً عنه بسرعة أولية (v_i) بسبب قوة إرجاع النابض وبعدها يعود النابض إلى وضع الاستقرار، وبذلك تكون الطاقة الميكانيكية مساوية إلى: