弾性エネルギーとは、物体が伸ばされたり圧縮されたりしたときに蓄えられる位置エネルギーのことです。輪ゴムを引っ張るとエネルギーが蓄えられ、放すと運動エネルギーに変換されます。輪ゴムは部屋の向こう側まで飛んでいきます。弓は弓の枝に弾性エネルギーを蓄え、バネは圧縮されたときに弾性エネルギーを蓄えます。

エネルギーは原子間の結合の変形によって生じます。物質を引っ張ると原子は離れていきますが、結合が抵抗します。エネルギーはその抵抗に蓄えられます。引っ張った状態を解放すると原子は元の位置に戻り、エネルギーが放出されます。物質が弾性体であれば、この過程は可逆的です。しかし、過度に引っ張ると永久変形を起こし、エネルギーは熱として失われます。

日常的な物体の弾性エネルギー

• 輪ゴムとバンジーコード。
• マットレスやトランポリンに使われているスプリング。
• 弓矢。
• 時計のゼンマイと時計のムーブメント。
• 車両のショックアブソーバー。

バネの弾性位置エネルギーの公式は、バネ定数の 1/2 倍に変位の 2 乗を掛けたものです。伸びが 2 倍になると、エネルギーは 4 倍になります。これが、弓を引くと引くのがずっと難しくなる理由です。バネ定数は剛性を表します。硬いバネは同じ変位に対してより多くのエネルギーを蓄えます。柔らかいバネは蓄えるエネルギーが少なくなります。弾性エネルギーは一時的なものです。蓄えられては放出されます。永遠に続くものではありません。材料は疲労します。バネは摩耗します。輪ゴムは切れます。しかし、一瞬の間、エネルギーはそこにあり、放出されるのを待っています。これは最も単純なエネルギー貯蔵方法の 1 つですが、最も有用な方法の 1 つです。