Потенциальная энергия упругой деформации пружины определяется формулой:
[ E_p = \frac{1}{2} k x^2 ]
где:
- ( E_p ) — потенциальная энергия,
- ( k ) — жесткость пружины,
- ( x ) — деформация пружины (в метрах).
В данном случае жесткость пружины ( k = 1000 \, \text{Н/м} ), а деформация ( x = 4 \, \text{см} = 0.04 \, \text{м} ).
Подставим эти значения в формулу:
[ E_p = \frac{1}{2} \times 1000 \, \text{Н/м} \times (0.04 \, \text{м})^2 ]
[ E_p = \frac{1}{2} \times 1000 \times 0.0016 ]
[ E_p = 0.8 \, \text{Дж} ]
Таким образом, потенциальная энергия упругой деформации пружины составляет 0.8 джоуля.
Эта энергия хранится в пружине в результате её растяжения и может быть использована для совершения работы, если пружина будет освобождена и вернется в своё исходное состояние. Это фундаментальное свойство упругих деформаций, которое описывается законом Гука для малых деформаций.