Question

弹簧弹起的高度与弹性势能有关吗？

Answer 1

1、球能够弹起，是因为球在落地的瞬间要发生变形，这种变形是可以恢复的，就像弹簧一样，当这种变形达到极限开始恢复的瞬间，该弹性势能产生作用力，使球在该瞬间以【弹力-重力】/质量的加速度向上弹起，随着弹性变形的恢复，该弹力减小，当弹力与重力相等的瞬间，球由加速向上运动变为减速运动，一直到回弹的顶点。
在该过程中，能量转换时这样的：高度势能--动能--动能+高度势能+弹性势能【接触地面瞬间】--弹性势能【变形达到极限瞬间】--弹性势能+动能+势能【离开地面之前】--动能+势能【离开地面瞬间】--势能+动能【到达最高点之前】--势能【达到顶点】
2、在该过程中由于风阻，球的变形以及地面的变形都使能量转换为非球拥有的其他能量，特别是地面的变形影响和球的材质决定的弹性恢复系数，对地面的变形你可以看看电影《笑无极》里面玩鸟的片段，所以反弹高度越来越小。
3、消耗的能量不是弹性势能，弹性势能是动能和势能转换过来的，在球下落过程中，消耗的是高度势能：高度势能转为动能+风能+与风摩擦的热能，在接触地面后，动能和高度势能转换为球的弹性势能和地面的弹性势能以及动能【动能减小直至为0】，所以该过程消耗的是动能和势能，在球弹起过程中，势能转换为动能和高度势能，由于球的弹性系数和地面的弹性系数关系，在转换过程中势能不能完全转换为动能和势能，消耗一部分弹性势能，就像非刚性的地面，如沙土，他是不能完全恢复的。所以在该过程中消耗的不能只说是那一种能量。
4、小球的弹起高度与球的最初势能、物体的弹性系数、地面的弹性系数、球的密度、以及风阻有关，与密度有关的理解比较抽象，比方说在密度不同的情况下，相同质量相同高度的球具备相同的势能，但是在下降过程中密度小的体积大，受到的风阻就大，消耗的能量就多。