Trong chương trình Cơ vật lý lớp 10, Thế năng là 1 trong những khái niệm khó. Ko ít người vẫn đang thắc mắc thế năng là gì cũng như những công thức tính toán xung quanh đại lượng này. sentayho.com.vn sẽ giúp bạn giải đáp những thông tin cần thiết về thế năng ngay sau đây.
Thế năng là gì? Khái niệm những loại thế năng
Thế năng ko đơn giản chỉ là 1 đại lượng cơ vật lý. Nó còn được ứng dụng và dùng phổ thông} trong đời sống. Để có thể giải được những bài toán về thế năng, chúng ta cần nắm rõ những lý thuyết và những khái niệm của nó.
Định nghĩa thế năng là gì?
Thế năng là đại lượng cơ vật lý biểu hiện cho khả năng sinh công của vật. Thế năng tồn tại dưới dạng năng lượng của chính vật ấy. Trong cơ học thì đây là trường thế vô hướng của vectơ lực bảo toàn. Xét về cơ học thì thế năng sẽ có giá trị tùy thuộc} vào điểm lấy làm cho mốc (cũng tương tự động như những trường thế vô hướng khác).
Ngoại trừ ấy, người ta cũng dùng khái niệm “hiệu thế năng” để so sánh thế năng giữa 2 điểm. Đôi lúc, hiệu thế năng được dùng để nói về thế năng của 1 điểm (trường hợp lấy điểm còn lại là mốc có thế năng bằng 0).
Hiện nay, có 2 loại thế năng chính là thế năng đàn hồi và thế năng trọng trường. Từng loại thế năng này sẽ có khái niệm và công thức tính biệt lập.
Khái niệm thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi
Khái niệm thế năng trọng trường
Bên bên cạnh bao quanh Trái đất của chúng ta luôn tồn tại 1 môi trường gọi là trọng trường. Nó có thể xuất hiện trọng lực để có thể tác dụng lên bất cứ vật nào đặt bên trong nó.
Thế năng trọng trường là gì – Nó là đại lượng được dùng đơn giản để nói về trọng trường của vật. Nó chính là năng lượng (lực) tương tác giữa vật và Trái đất. Thế năng trọng trường sẽ phụ thuộc vào vùng của vật tồn tại trong trọng trường ấy.
Lực thế là lực mà công của nó phụ thuộc vào điểm đầu và điểm kết thúc. Công của nó ko hề phụ thuộc vào hình dáng đường đi của lực. Và công thức tính thế năng trọng trường sinh ra để đo lực thế.
Khái niệm thế năng đàn hồi
Lúc tìm hiểu thế năng là gì, chúng ta ko thể bỏ qua khái niệm thế năng đàn hồi. Thế năng đàn hồi là năng lượng của 1 vật lúc mà nó chịu tác dụng của lực đàn hồi.
Vậy lực đàn hồi là gì? Đây là lực được sinh ra lúc 1 vật đàn hồi và bị biến dạng. Vật này có thể là dây chun, lò xo, dây cao su,… Lúc có 1 lực tác động vào những vật này, sẽ làm cho chúng bị biến dạng. Nó tác dụng vào quả nặng, lúc ấy nó được coi là lực đàn hồi.
Những công thức tính thế năng đàn hồi và thế năng trọng trường
2 loại thế năng này có những đặc điểm vận dụng cũng như công thức tính toán biệt lập. Bạn cần hiểu để có thể vận dụng đúng công thức:
Công thức thế năng trọng trường – thế năng là gì
Công thức tính thế năng trọng trường của vật có khối lượng m đặt tại mặt đất, chiều cao so có trọng trường Trái đất là z. Lúc này, công thức thế năng sẽ là:
Wt=m*g*z
Trong công thức này,
- Wt là thế năng trọng trường của vật tại vùng z (J)
- m là khối lượng của vật (kg)
- z là độ cao của vật tính từ mặt đất
- g là gia tốc của vật ấy
Thế năng trọng trường là 1 đại lượng vô hướng. Nó có thể rơi vào 3 trường hợp ấy là Wt<0, Wt=0 hoặc Wt>0.
Liên lạc giữa sự biến thiên của thế năng và công của trọng lực
Giữa công của trọng lực và biến thiên thế năng của vật có sự hợp tác có nhau. Sự hợp tác này được biểu hiện lúc vật ấy khởi đầu việc đi lại từ vùng A tới vùng B nào ấy.
Lúc này, công của trọng lực sẽ được tính bằng hiệu thế năng trọng trường tại 2 vùng A và B:
AAB = Wt (lúc vật trên vùng A) – Wt (lúc vật trên vùng B)
Trường hợp vật rơi dưới sự tác động của lực hấp dẫn, thì lúc này, thế năng của vật sẽ giảm và chuyển thành công để vật rơi tự động do. Lúc này, thế năng của vật giảm và trọng lực sẽ sinh ra công dương.
Hoặc trường hợp khác, vật được ném lên ko trung. Thì lúc này, vùng vật được ném lên chính là mốc thế năng. Nó giúp lực ném chuyển thành công và cản trở trọng lực cho tới lúc rơi tự động do. Vật nâng cao độ cao nên thế năng của vật nâng cao, trọng lực sinh ra công âm.
Công thức thế năng đàn hồi
Ngoại trừ việc nắm thế năng là gì, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu công thức tính thế năng đàn hồi. Để có thể tính được thế năng đàn hồi, chúng ta cần buộc phải tính được công của lực đàn hồi.
Trường hợp 1 lò xo co giãn có chiều dài ban đầu là l0, độ cứng đàn hồi là ok. 1 đầu của lò xo được cố định còn 1 đầu được kéo 1 đoạn là Δl. Lực đàn hồi sẽ xuất hiện và tác động vào vật tại đầu di động của lò xo.
Lúc ấy, độ dài của lò xo sẽ bằng l = l0 + Δl và lực đàn hồi tác dụng vào vật (theo định luật Húc) sẽ bằng độ cứng đàn hồi nhân có biến thiên độ dài của lò xo:
Trường hợp chọn chiều dương là chiều nâng cao của độ dài thì công thức tính sẽ thêm dấu trừ vào trước độ cứng lò xo. Còn lúc tính lực đàn hồi đưa vật trở về vùng ban đầu (lúc chưa biến dạng) theo công thức:
Tiếp theo, chúng ta có thể tính toán thế năng đàn hồi có công thức:
Wđh = (1/2)*ok*(Δl)2 (hoặc Wđh = 0,5*ok*x2)
Trong công thức này:
- ok là độ cứng của lò xo, nó được tính bằng đơn vị N.m
- x là độ biến dạng của lò xo, đơn vị là m
Những công thức cơ vật lý sẽ ko còn quá khó giả dụ chúng ta nắm vững chắc được những lý thuyết. Hy vọng sau bài viết này, sentayho.com.vn đã giúp bạn nắm rõ thế năng là gì cũng như những công thức thế năng. Theo dõi chúng tôi hàng ngày để cập nhật những tri thức hữu ích khác nhé!
Nguồn: sentayho.com.vn/
