탄성위치에너지

요약 용수철에 힘을 가하면 용수철은 본래의 상태로 되돌아가려는 힘을 갖는다. 이와 같은 탄성력에 의한 위치에너지를 탄성위치에너지 즉, 탄성에너지라고 한다.

되거나 늘어난 용수철은 본래의 상태로 되돌아가려는 을 갖는다. 이 압축되거나 늘어난 에 따라서 용수철은 위치에너지를 가진다. 이를 탄성력에 의한 위치에너지, 즉 탄성위치에너지라고 한다.
 
용수철을 길이 x만큼 늘이면 용수철에는 늘어나지 않은 본래의 상태로 돌아가려는 힘(복원력)이 생기는데, 이 힘 F는 용수철의 늘어난 길이에 하며 F=－kx로 표시된다. 여기서 비례 k는 탄성계수이고, 부호 (－)는 힘의 방향이 용수철이 늘어나는 방향과 반대임을 나타낸다. 용수철이 압축되어 길이가 줄어들면 x는 압축된 길이로 음수이고, 그 결과 복원력은 늘어나려는 방향으로 양수가 된다.
 
위치에너지의 정의에 따라서 탄성계수가 k인 용수철을 평형상태에서 x만큼 늘이기 위해서 외부에서 해주어야 하는 양을 구하면 용수철에 저장된 위치에너지가 된다. 평형위치를 기준점으로 한다.
 
 
용수철을 x만큼 늘이는 동안에 외부에서 주어야 하는 힘은 0에서 kx까지 정한 비율로 증가한다.

탄성위치에너지는 용수철의 경우에만 정의되는 것은 아니다. 고체를 구성하는 원자들의 격자진동이나 나뭇가지의 작은 휘어짐에 의한 진동 등도 가상의 용수철이 있는 것과 같이 생각할 수 있다. 따라서 이러한 경우에도 탄성위치에너지가 정의된다.