Thế năng là gì, công thức tính thế năng trong vật lý chính xác

Thế năng là gì?

Thế năng là một đại lượng trong vật lý biểu thị khả năng sinh ra của một vật và nó tồn tại dưới dạng năng lượng. Hiện nay, có hai dạng thế năng: thế năng đàn hồi và thế năng hấp dẫn. Mỗi loại đều có những đặc điểm và công thức tính toán khác nhau.

Năng lượng tiềm năng đàn hồi

Khi một vật có khả năng biến dạng do tác động nào đó thì vật đó có khả năng sinh công. Đây được xem như một dạng năng lượng, được gọi chung là thế năng đàn hồi. Để tính thế năng đàn hồi, trước hết hãy tính công của lực đàn hồi.

Xét một lò xo kích thước i0 có độ cứng đàn hồi k. Một đầu cố định, một đầu gắn vào vật rồi kéo một Δi cố định. Lực đàn hồi của lò xo khi đó sẽ tác dụng trực tiếp vào lò xo, tác dụng lên vật. Chiều dài của lò xo được tính là i = i0 + Δi, và lực đàn hồi tác dụng lên vật theo quy luật lắp ghép là:

Nếu chiều dương được chọn làm chiều dài lò xo tăng lên thì

Công thức tính lực đàn hồi để đưa vật trở lại vị trí lò xo không biến dạng là:

Khi tính lực đàn hồi của lò xo, người ta có thể áp dụng công thức sau để tính khả năng đàn hồi của lò xo. Công thức thế năng đàn hồi:

wđh = 0,5.k.x2

Vị trí:

• wđh: thế năng đàn hồi, đơn vị j
• k: độ cứng của lò xo (n.m)
• x: độ biến dạng của lò xo xo (m)
• >

  Bài tập thực hành

  Ví dụ 1: Một lò xo nằm ngang có độ cứng k = 250 n / m, tác dụng trực tiếp làm lò xo dãn ra một khoảng 2cm. Bây giờ, để tính thế năng đàn hồi của nó?

  Người chiến thắng:

  wđh = 0,5.k.x2 = 0,5.250. (200-2) 2 = 0,05 (j).

  Người chiến thắng:

  a = wt2 – wt1 = 0,5.250. (0,042 – 0,022) = 0,15 (j)

  Công việc cần tìm bây giờ sẽ bằng a ‘= -a = -0,15 (j)

  Xem thêm: Tất tần tật công thức các món ngon với máy làm bánh mì Ranbem

  Ví dụ 3: Nếu tính thế năng của vật là 2kg thì vật nằm sâu dưới đáy giếng một khoảng 10m là g = 10m / s2. Nguồn gốc tiềm năng của Trái đất hiện tại là gì?

  Lời giải: a = wt – wt0 → wt = m.g.z = 2.10. (-10) = -200 (j)

  Dựa vào ví dụ trên, tùy theo từng yêu cầu mà phải áp dụng một công thức khác nhau để tính toán chính xác. Miễn là một số dữ liệu được biết, các dữ liệu khác có thể được tính toán.

  Lực hấp dẫn

  Xem Thêm : Khí CO Cacbon Monoxit là gì? Nguồn gốc và cơ chế gây ngộ độc

  Lực hấp dẫn

  Luôn luôn có một trường hấp dẫn xung quanh Trái đất. Biểu thức của trọng lực là biểu thức của trọng lực tác dụng lên một vật có khối lượng m đặt ở bất kỳ vị trí nào trong không gian có trọng lực.

  Công thức hấp dẫn của một vật khối lượng m là:

  Trong một không gian không quá lớn, nếu gia tốc trọng trường của tất cả các điểm đều song song, cùng phương và cùng độ lớn thì không gian được cho là trọng trường đều.

  Thế năng trọng lực

  Cơ năng của một vật sẽ phụ thuộc vào độ cao của vật trên mặt đất hoặc vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao, gọi là thế năng hấp dẫn, hay còn gọi là thế năng hấp dẫn. Ví dụ, đạn đang bay, quả mít ở trên cây, v.v.

  Nói một cách dễ hiểu, thế năng hấp dẫn là dạng năng lượng mà Trái đất tương tác với một vật thể; nó phụ thuộc vào vị trí của vật thể đó trong trường hấp dẫn. Nếu chọn thế năng của vật có khối lượng m đặt trên mặt đất. Độ cao của vị trí tương ứng so với trọng trường của Trái đất là z. Khi đó công thức tính thế năng hấp dẫn là:

  wt = m.g.z.

  Vị trí:

  • wt: thế năng của vật tại vị trí z, tính bằng jun (j)
  • m: khối lượng của vật (kg)
  • z : khoảng cách từ đối tượng Chiều cao mặt đất

  Đặc điểm phân biệt của thế năng hấp dẫn là nó là một đại lượng vô hướng và có thể nằm trong khoảng từ & gt; 0 = 0 hoặc & lt; 0. Sự thay đổi thế năng và công do trọng lực thực hiện là khi một vật bắt đầu chuyển động từ vị trí a đến b. Công của trọng trường của vật thể sẽ được tính bằng hiệu số thế năng của trọng trường tại hai địa điểm. Công thức: aab = wt (in a) – wt (in b)

  Xem thêm: Công thức tính số nguyên tử (số phân tử) nhanh nhất và bài tập có lời giải

  Trong trường hợp một vật rơi do trọng lực, hiện tượng thế năng giảm và chuyển thành công, cho phép vật rời tự do. Và việc tung quả đạn ra khỏi mốc thế năng sẽ giúp lực ném được chuyển hóa thành công và cản trở trọng lực cho đến khi trọng lực giúp vật rơi tự do.

  Bài tập thực hành

  Ví dụ 1: Một ô tô có khối lượng m = 2,8 kg chuyển động theo một quỹ đạo cong như hình vẽ bên. Độ cao của các điểm a, b, c, d, e được tính so với mặt đất và có các giá trị sau: ha = 6 m, hb = 3 m, hc = 4 m, hd = 1,5 m, he = 7 m. Lấy g = 10 m / s2.

  Tính độ thay đổi thế năng của trọng lượng xe khi nó chuyển động:

  A. từ A đến B.

  b. Từ b đến c.

  c. từ a đến d.

  d. từ a đến e.

  Nguyên tắc:

  A. Từ a đến b:

  Xem Thêm : QUY TRÌNH TẠO RA 1001 CÔNG THỨC NHUỘM TÓC ĐẸP, BỀN MÀU 

  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:

  Xem thêm: Làm Củ Cải Ngâm Nước Mắm Thơm Ngon Giòn Rụm

  Δwt = m.g. (hd – ha) = 2,8.10. (1,5-6) = -126j ⇒ thế năng thấp hơn.

  d. Từ a đến e:

  Δwt = m.g. (he – ha) = 2,8.10. (7-6) = 28j

  Ví dụ 2: Một vật có khối lượng 3 kg nằm trong trọng trường và có thế năng, trong đó wt1 = 500 j. Một vật rơi tự do chạm đất có thế năng wt2 = -900 j.

  A. Hỏi vật rơi từ độ cao nào.

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

  c. Tìm vận tốc của vật khi qua vị trí.

  Nguyên tắc:

  Theo câu hỏi, thế năng của mặt đất là -900j => Mặt đất không được chọn làm mốc thế năng

  Giả sử rằng mốc thế năng được chọn ở vị trí cách mặt đất o h2 (m).

  Chọn hướng tích cực lên.

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

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

  c. Vận tốc tại vị trí đã chọn của điểm đánh dấu thế năng

  Đăng bởi: thpt sóc trăng

  Danh mục: Chung