РУҚА
Тапсырмалар № 21, 22 · ЕГЭ

Потенциальная энергия пружины

Как вычислить энергию деформированной пружины
2 мин чтенияҚиындық: Обновлено 27 қыркүйек 2026

Потенциальная энергия пружины — это энергия, запасённая в пружине при её растяжении или сжатии. Она зависит от жёсткости пружины и квадрата её деформации: чем сильнее деформация, тем быстрее растёт энергия.

Потенциальная энергия пружиныСлово «потенциальная» связано с возможностью совершить работу.
Потенциальная энергия пружины \(E_{п}\) — энергия деформированной пружины, способной совершить работу при возвращении к недеформированному состоянию. В идеальной пружине она определяется законом Гука и зависит от жёсткости \(k\) и модуля деформации \(x\).

Деформация \(x\) — это изменение длины пружины по сравнению с её естественной длиной: при растяжении или сжатии берут модуль этого изменения. Жёсткость \(k\) показывает, какую силу нужно приложить для деформации на единицу длины; её находят с помощью закона Гука. Пружина считается идеальной, если после снятия нагрузки полностью возвращается к исходной форме.

\(E_{п}\)
потенциальная энергия пружины
Дж
\(k\)
жёсткость пружины
Н/м
\(x\)
деформация пружины
м

Формула

\[E_{п}=\frac{kx^2}{2}\]

Формула показывает, что энергия не зависит от того, растянута пружина или сжата: важно значение \(x^2\). Если деформацию увеличить в 2 раза, потенциальная энергия увеличится в 4 раза. При \(x=0\) пружина не деформирована, поэтому её потенциальная энергия в выбранном нулевом состоянии равна нулю.

№
Пример

Пружина жёсткостью \(k=200\ \text{Н/м}\) растянута на \(x=0{,}10\ \text{м}\). Тогда \(E_{п}=\frac{200\cdot(0{,}10)^2}{2}=1\ \text{Дж}\). При освобождении пружина сможет совершить работу, близкую к этой энергии, если потерями пренебречь.

Проверь себя

Как изменится потенциальная энергия пружины, если её деформацию увеличить в 3 раза?

!
Не путайте

Потенциальная энергия пружины — это энергия, запасённая в деформированной пружине, а работа силы упругости — энергия, переданная телу или отнятая у него при перемещении. В идеальном случае модуль работы силы упругости при возвращении пружины к исходной длине равен её запасённой энергии.

Главное за минуту

Главное

  • Потенциальная энергия пружины определяется формулой \(E_{п}=\frac{kx^2}{2}\).
  • \(k\) — жёсткость пружины, \(x\) — модуль её деформации; единица энергии — джоуль.
  • При увеличении деформации в несколько раз энергия увеличивается в квадрат этого числа.