Tiềm năng là gì?

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

Bạn đang xem: Công thức tính thế năng đàn hồi

Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng lực” width=”390″>

thế năng đàn hồi

Khi một vật có khả năng biến dạng do một tác động nào đó thì nó 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 phải tính công của lực đàn hồi.

Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (hình 2)” width=”398″>

Xét một lò xo chiều I0 có độ cứng đàn hồi đo bằng k. Một đầu cố định và đầu kia gắn vào vật, sau đó vẽ một đoạn ΔI dài cố định. Khi đó lực đàn hồi sẽ xuất hiện trực tiếp vào lò xo và tác dụng lên vật. Chiều dài của lò xo sẽ ​​được tính là I = 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 (hình 3)” width=”94″>

Nếu chọn chiều dương là chiều lò so của chiều dài lò xo thì nó sẽ

Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (hình 4)” width=”94″>

Công thức tính lực đàn hồi đưa vật về vị trí ban đầu lò xo không biến dạng là:

Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (hình 5)” width=”94″>

Khi tính lực đàn hồi 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

Trong đó:

Wdh: Là thế năng đàn hồi, đơn vị là Jk: Là độ cứng lò xo (Nm)x: Độ căng lò xo (m)

Bài tập áp dụng

Ví dụ 1:lò xo nằm ngang có độ cứng k = 250 N/m, tác dụng trực tiếp vào lò xo dãn ra một đoạn 2 cm. Lúc này thế năng đàn hồi của nó sẽ tính?

Giá:

Wđh = 0,5.k.x2 = 0,5.250. (200-2)2= 0,05 (y).

Ví dụ 2: Thanh lò xo nằm ngang có độ dài k là 250N/m, lò xo dãn 2 cm thì lực đàn hồi thực hiện lúc này là bao nhiêu?

Giá:

A = Wt2–Wt1= 0,5.250. (0,042– 0,022) = 0,15 (năm)

Lúc này công cần làm sẽ bằng A’ = -A = -0,15 (J)

Ví dụ 3:Nếu tính thế năng của vật là 2kg thì vật ở đáy giếng sâu khoảng 10m, g = 10m/s2. Nguồn gốc của thế năng trên bề mặt trái đất hiện nay là gì?

Giá:A = Wt– Wt0 → Wt= mgz = 2.10. (-10) = -200 (J)

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

thế năng hấp dẫn

Trọng lực

Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (hình 6)” width=”359″>

Xung quanh Trái đất luôn tồn tại một trường hấp dẫn. Biểu thức của trọng lực là sự xuất hiện trọng lực tác dụng lên một vật có khối lượng m, đặt tại một vị trí bất kì trong không gian có trọng lực.

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 lực (ảnh 7)” width=”475″>

Trong không gian không quá lớn, nếu gia tốc trọng trường có phương, chiều và độ lớn như nhau tại mọi điểm thì ta nói không gian đó là trọng trường đều.

thế năng hấp dẫn

Cơ năng của một vật sẽ phụ thuộc vào độ cao của vật so với mặt đất hoặc một nơi khác được chọn làm mốc để tính độ cao được gọi là thế năng trọng trường và cũng có thể gọi là thế năng hấp dẫn. Ví dụ như viên đạn đang bay hay quả mít đang đậu trên cây v.v.

Nói một cách đơn giản, thế năng hấp dẫn là năng lượng tương tác giữa Trái đất và vật thể; phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường. Nếu ta chọn thế năng của một vật đặt trên mặt đất có khối lượng m. 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 sẽ là:

Wt= mgz

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 hấp dẫn là nó là một đại lượng vô hướng, có thể thay đổi từ >0=0 hoặc t (tính theo A) – Wt (tính theo B).

Trong trường hợp một vật rơi xuống do tác dụng của trọng lực thì hiện tượng thế năng sẽ bị giảm và chuyển thành công để vật ra khỏi tự do. Trong trường hợp bị ném khỏi mốc thế năng, lực ném thành công cũng sẽ cản trở lực hấp dẫn cho đến khi trọng lực giúp vật rơi tự do.

Bài tập áp dụng

Ví dụ 1:Một ô tô khối lượng m = 2,8kg chuyển động trên một đường cong như hình vẽ. Độ cao của các điểm A, B, C, D, E được tính so với mặt đất và có giá trị như sau: 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 lực (hình 8)” width=”370″>

Tính độ biến thiên thế năng của xe theo trọng lượng của nó khi nó chuyển động:

Một. Từ A đến B.

b. Từ B đến C.

c. Từ A đến D.

d. Từ A đến E.

Đưa ra hướng dẫn:

Một. Từ A đến B:

ΔWt= mg(hB- hA) = 2,8.10.(3-6)= -84J

b. Từ B đến C:

ΔWt= mg(hC- hB) = 2,8.10.(4-3)= 28J

c. Từ A đến D:

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

d. Từ A đến E:

ΔWt= mg(hE- hA) = 2,8.10.(7-6) = 28J

Ví dụ 2:Một vật có khối lượng 3 kg được đặt ở vị trí trong trọng trường và có thế năng Wt1= 500 J. Vật rơi tự do có thế năng Wt2= -900 J.

Một. Hỏi vật rơi từ độ cao bao nhiêu so với mặt đất.

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

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

Xem thêm: Ý nghĩa tên Thảo – Ý nghĩa tên Thảo là gì?

Đưa ra hướng dẫn:

Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (hình 9)” width=”351″>

Theo đề bài thế năng tại mặt đất là -900J => Không chọn mặt đất làm mốc

Giả sử chọn mốc thế năng tại vị trí O, h2(m) so với mặt đất.

Chọn chiều dương hướng lên.

Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (hình 10)” width=”408″>

=> Độ 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 mốc thế năng đã chọn

Thế năng là gì, công thức tính thế năng đàn hồi, trọng trường (hình 11)” width=”492″>