В формуле (98.1) потенциальная энергия выражена через жесткость пружины и через ее растяжение l. Заменив l на F/k, где F — упругая сила, соответствующая растяжению (или сжатию) пружины l, получим выражение
(98.2)
которое определяет потенциальную энергию пружины, растянутой (или сжатой) силой F, Из этой формулы видно, что, растягивая с одной и той же силой разные пружины, мы сообщим им различный запас потенциальной энергии: чем жестче пружина, т. е. чем больше ее упругость, тем меньше
194
потенциальная энергия; и наоборот: чем мягче пружина, тем больше энергия, которую она запасет при данной растягивающей силе. Это можно уяснить себе наглядно, если учесть, что при одинаковых действующих силах растяжение мягкой пружины больше, чем жесткой, а потому больше и произведение силы на перемещение точки приложения силы, т. е. работа.
Эта закономерность имеет большое значение, например, при устройстве различных рессор и амортизаторов: при посадке на землю самолета амортизатор шасси, сжимаясь, должен произвести большую работу, гася вертикальную скорость самолета. В амортизаторе с малой жесткостью сжатие будет больше, зато возникающие силы упругости будут меньше и самолет будет лучше предохранен от повреждений. По той же причине при тугой накачке шин велосипеда дорожные толчки ощущаются резче, чем при слабой накачке.
§ 99. Кинетическая энергия. Тела могут обладать запасом работы, т. е. обладать энергией, не только потому, что они занимают определенное положение или деформированы, но и потому, что они обладают скоростью. Так, вагон может въехать на гору, если он вначале обладает некоторой скоростью; пуля или снаряд могут подняться на значительную высоту, если они вылетают из дула; с большей скоростью. В этих случаях движущееся тело, поднимаясь вверх, совершает работу против силы тяжести. Движущееся тело может
Рис. 167. Быстро летящий бумажный шарик растягивает резиновую далее