Đài tiếng nói nhân dân TPHCM
The Voice of Ho Chi Minh City People
  • Thế năng là gì ? Công thức tính thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi.

    Mọi vật ở Trái đất sinh ra nằm trong một trường gọi là trường hấp dẫn và chứa thế năng trọng trường làm vật đó luôn bị hút về Trái đất, vậy thế năng là gì và tác động của nó có ảnh hưởng như thế nào?

    Định nghĩa thế năng và trọng trường

    Xung quanh trái đất tồn tại một trọng trường.

    Trọng trường là môi trường xung quanh Trái đất mà trong đó có xuất hiện trọng lực (lực thế) tác dụng lên mọi vật đặt trong đó. Lực thế là lực mà tạo ra công chỉ phụ thuộc vào điểm đầu và điểm cuối, không phụ thuộc vào hình dáng đường đi của lực. Thế năng là năng lượng được sinh ra do lực thế.

    Biểu hiện trọng trường là sự xuất hiện của trọng lực tác dụng lên một vật khối lượng m đặt tại một vị trí bất kì trong khoảng không gian có trọng trường.

    Công thức thế năng trọng trường

    Thế năng trọng trường  là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và một vật; phụ thuộc vào vị trí của vật đó trong trọng trường.

    Xem mặt đất là mốc thế năng thì mọi vật ở cao hơn so với mặt đất thì đều có khả năng sinh công, tức là đều mang theo năng lượng. Năng lượng này gọi là thế năng hấp dẫn Wt.

    Thế năng hấp dẫn của một vật là dạng lực tương tác giữa Trái Đất và vật,gọi là trọng lực Trọng lượng chính là độ lớn của trọng lực, nó chỉ phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường qua biểu thức:P = Wt = m.g.h

    Trong đó:

    Wt: thế năng của vật trong trọng trường (J).

    m là khối lượng vật (kg).

    g là vec tơ gia tốc trọng trường (ms2).

    h là độ cao của vật (m) (khi một vật có khối lượng m đặt ở vị trí có độ cao h so với mặt đất, xem mặt đất là mốc có thế năng bằng 0).

    Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực.

    Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí A đến vị trí B thì công của trọng lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng trong trường tại A và B.

                                              AAB = Wt (tại A) - Wt(tại B).

    Khi vật rơi bởi lực hấp dẫn thì sự giảm thế năng chuyển thành công giúp vật rơi tự do.

    Khi vật được ném lên từ mốc thế năng thì lực ném chuyển thành công cản trở chống lại trọng lực cho đến khi triệt tiêu và trọng lực lại giúp vật rơi tự do.

    Công thức tính thế năng đàn hồi

    Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.

    Công thức tính thế năng đàn hồi của lò xo:

    Wđh=12k(l-lo)2

    Wđh: thế năng đàn hồi (J).

    k: độ cứng của lò xo (N/m).

    l:  vị trí lò xo lúc đầu (m).

    lo vị trí lò xo lúc sau(m).

    Ví dụ 1: Một lò xò bị nén 5 cm, độ cứng lò xo k = 100N/m, thế năng đàn hồi của lò xo là?
    Hướng dẫn:

    Đổi 5cm = 0,05m.

    Theo công thức ta có:

    Wđh=12×100×0,052=0,125 (J).

    Ví dụ 2. Cho một lò xo nằm ngang ở trạng thái ban đầu không bị biến dạng. Khi tác dụng một lực F = 3 N vào lò xo theo phương của lò xo, ta thấy nó dãn ra được 2 cm.

        Tìm độ cứng lò xo và xác định giá trị thế năng đàn hồi của lò xo khi nó dãn ra được 2 cm.

    Giải:

     Độ cứng của lò xo :
    Ta có: F=k.(l-lo)k=Fl-lo=30,02=150N/m= 150 N/m

    Thế năng đàn hồi của lò xo khi nó dãn ra được 2 cm:

               Wđh=12k.l-lo2 =12.150.0,022=0,03 (J)

    Qua bài viết trên chắc bạn cũng đã hiểu phần nào về khái niệm thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi, hay trang bị thêm cho mình nhiều kiến thức về toán hóa qua những bài viết sau của chúng tôi.

    Tập hợp các ký hiệu toán học: Ký hiệu và ý nghĩa Trong bài viết này VOH online sẽ giúp các bạn hệ thống lại các loại ký hiệu toán học cũng như ý nghĩa của từng ký hiệu.
    Polyme là gì ? Định nghĩa, phân loại và tính chất của chúng. Polyme là hợp chất được sử dụng rộng rãi trong đời sống, vậy bạn có biết Polyme là hợp chất như thế nào và có tính chất ra sao không? Qua bài viết này, chúng tôi sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về ...

    Thu Quyên ( tổng hợp)