Thế năng là gì?

Thế năng là một đại lượng vào vật lý, thể hiện đến khả năng sinh của vật cùng nó tồn tại dưới dạng năng lượng. Hiện nay, bao gồm 2 dạng thế năng đó chính là thế năng đàn hồi và trọng trường. Mỗi loại đều tất cả những đặc điểm với công thức tính không giống nhau.

Bạn đang xem: Thế năng đàn hồi công thức

*
Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường" width="390">

Thế năng đàn hồi


Khi một vật có khả năng biến dạng bởi tác động nào đó đều gồm khả năng sinh công. Đây được xem như một dạng năng lượng được gọi bình thường là thế năng đàn hồi. Để tính được thế năng đàn hồi trước hết mọi người phải tính được công của lực đàn hồi.

*
Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (ảnh 2)" width="398">

Xét một lò xo gồm chiều là I0 với độ co cứng đàn hồi được kính bằng k. Một đầu cố định một đầu gắn vào vật, tiến hành kéo một đoạn cố định là ΔI. Lúc đó, lực đàn hồi sẽ xuất hiện trực tiếp lò xo, tác động vào vật. Độ dài của lò xo sẽ được tính làI = I0 + ΔI, lực đàn hồi tác dụng vào vật theo định luật Húc sẽ là:

*
Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (ảnh 3)" width="94">

Nếu chọn chiều dương là chiều tăng của lò của chiều dài lò xo thì sẽ là

*
Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (ảnh 4)" width="94">

Công thức tính lực đàn hồi đưa vật trở về vị trí của lò xo ko biến dạng là:

*
Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (ảnh 5)" width="94">

Khi đo lường và thống kê được lực đàn hồi, mọi người tất cả thể áp dụng công thức sau để tính thế năng lực đàn hồi của lò xo. Công thức thế năng đàn hồi:

Wđh = 0.5.k.x2

Trong đó:

Wđh: Là thế năng đàn hồi, đơn vị là Jk: Là độ cứng của xoắn ốc (N.m)x: Độ biến dạng của lốc xoáy (m)

Bài tập vận dụng

Ví dụ 1:một lò xo nằm ngang với độ cứng k = 250 N/m, tác dụng trực tiếp khiến lốc xoáy bị dãn ra khoảng 2cm. Dịp này, thế năng đàn hồi của nó sẽ tính ?

Giải:

Wđh = 0.5.k.x2 = 0.5.250. (200-2)2= 0.05 (j).

Ví dụ 2: Thanh lốc xoáy nằm ngang với chiều dài k là 250N/m, lò xo bị kéo dài 2cm vậy lúc này thì công của lực đàn hồi là bao nhiêu?

Giải:

A = Wt2– Wt1= 0.5.250. (0.042– 0.022) = 0.15 (j)

Lúc này công cần search sẽ bằng A’ = -A = -0.15 (J)

Ví dụ 3:Nếu thế năng của vật tính được bằng 2kg, vật nằm dưới đáy giếng sâu khoảng 10m, g = 10m/s2. Bây giờ gốc thế năng tại mặt đất là bao nhiêu?

Giải:A = Wt– Wt0→ Wt= m.g.z = 2.10. (-10) = -200 (J)

Dựa vào những ví dụ bên trên thì tùy thuộc vào mỗi yêu cầu đưa ra sẽ phải áp dụng những công thức khác biệt để gồm thể tính toán chính xác. Chỉ cần biết một số dữ liệu thì những dữ liệu không giống đưa ra hoàn toàn có thể giám sát và đo lường được.

Thế năng trọng trường

Trọng trường

*
Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (ảnh 6)" width="359">

Xung xung quanh Trái Đất luôn tồn tại một trọng trường. Biểu hiện của trọng trường là sự xuất hiện cả trọng lực tác dụng lên vật khối lượng m, được đặt tại vị trí bất kỳ trong khoảng không khí có trọng trường.

Công thức của trọng lực trong một vật có khối lượng m là:

*
Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (ảnh 7)" width="475">

Trong một khoảng không khí không vượt rộng nếu gia tốc trọng trường tại mọi điểm đều tất cả phương tuy nhiên song, thuộc chiều và cùng độ lớn thì ta nói khoảng không khí đó là trọng trường là đều.

Thế năng trọng trường

Cơ năng của một vật sẽ phụ thuộc vào độ cao của vật so với mặt đất hoặc vị trí không giống được chọn có tác dụng mốc để tính độ cao được gọi là thế năng trọng trường cùng cũng tất cả thể gọi là thế năng hấp dẫn. Ví dụ như viên đạn đang cất cánh hay quả mít ở trên cây,…

Hiểu đơn giản, thế năng trọng trường là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất với vật; phụ thuộc vào vị trí của vật ở trong trọng trường. Nếu chọn thế năng của vật đặt tại mặt đất có khối lượng là m. Độ cao của vị trí tương ứng so với trọng trường trái đất là z. Thì công thức tính thế năng trọng trường sẽ là:

Wt= m.g.z.

Trong đó:

Wt: Thế năng của vật tại vị trí z, đơn vị đo là Jun (J)m: Là khối lượng của vật (kg)z: Là độ cao của vật so với mặt đất

Đặc điểm nổi bật của thế năng trọng trường đó chính là đại lượng vô hướng, bao gồm thể rơi vào khoảng từ >0=0 hoặc t (ở A) – Wt (ở B)

Trong trường hợp vật rơi bởi lực hấp dẫn thì sẽ tạo nên hiện hiện tượng thế năng bị giảm và chuyển thành công để vật rời một cách tự do. Còn trường hợp được bỏ lên trên từ mốc thế năng sẽ góp lực ném chuyển thành công cũng cản trở trọng lực đến khi trọng lực góp vật rơi tự do.

Bài tập vận dụng

Ví dụ 1:Một xe tất cả khối lượng m = 2,8 kg chuyển động theo quỹ đạo cong như hình vẽ. Độ cao của những điểm A, B, C, D, E được tính đối với mặt đất cùng có các giá trị: hA= 6 m, hB= 3 m, hC= 4 m, hD= 1,5 m, hE= 7 m. Lấy g = 10 m/s2.

*
Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (ảnh 8)" width="370">

Tính độ biến thiên thế năng của xe vào trọng lượng khi nó di chuyển:

a. Từ A đến B.

b. Từ B đến C.

c. Từ A đến D.

d. Từ A đến E.

Hướng dẫn:

a. Từ A đến B:

ΔWt= m.g.(hB- hA) = 2,8.10.(3-6)= -84J

b. Từ B đến C:

ΔWt= m.g.(hC- hB) = 2,8.10.(4-3)= 28J

c. Từ A đến D:

ΔWt= m.g.(hD- hA) = 2,8.10.(1,5-6)= -126J⇒ thế năng giảm.

d. Từ A đến E:

ΔWt= m.g.(hE- hA) = 2,8.10.(7-6) = 28J

Ví dụ 2:Một vật gồm khối lượng 3 kilogam được đặt ở vị trí trong trọng trường và gồm thế năng tại đó Wt1= 500 J. Thả vật rơi tự do đến mặt đất tất cả thế năng Wt2= -900 J.

a. Hỏi vật đã rơi từ độ cao như thế nào so với mặt đất.

b. Xác định vị trí ứng với mức không của thế năng đã chọn.

c. Tìm kiếm vận tốc của vật lúc vật qua vị trí này.

Xem thêm: What Do The Letters R, Q, N, And Z Mean In Math? ? What Does Z, N, Q And R Stand For In Set Notation

Hướng dẫn:

*
Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (ảnh 9)" width="351">

Theo đề bài bác có thế năng tại mặt đất là -900J => Mặt đất không được chọn làm mốc thế năng

Giả sử mốc thế năng được chọn tại vị trí O phương pháp mặt đất độ cao là h2(m)

Chọn chiều dương hướng lên trên.

*
Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (ảnh 10)" width="408">

=> Tổng độ cao của vật so với mặt đất là h = h1+ h2= 30 + 17 = 47(m)

b. Vị trí ứng với mốc thế năng chọn là 17(m)

c. Vận tốc tại vị trí chọn mốc thế năng

*
Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (ảnh 11)" width="492">