Chắc hẳn trong đời bạn đã từng nghe rất nhiều thế năng đàn hồi? Vậy đây là loại thế năng gì? Công thức để tính toán này là gì? Hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn về loại năng lượng tiềm ẩn này qua bài viết dưới đây nhé!

Nội dung chính

2 Tìm hiểu chi tiết về thế năng trọng trường3 Tìm hiểu chi tiết về thế năng đàn hồi

Nêu khái niệm thế năng đàn hồi?

Trong vật lý, thế năng là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của một vật. Thế năng thường tồn tại ở dạng cơ năng.

Tìm hiểu về thế năng đàn hồi

Nói một cách đơn giản hơn, thế năng là một dạng năng lượng khác tồn tại khi một vật ở một độ cao nhất định.

Ví dụ, khi một vật được nâng lên độ cao (h), mũi tên ở hình cung cho biết có vật gì đó được gắn vào đầu lò xo đang bị nén.

Hiện nay, thế năng được chia thành hai loại chính: thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. Mỗi dạng thế năng có tính chất và cách tính khác nhau.

Tìm hiểu thêm về thế năng hấp dẫn

Khái niệm về trọng lực là gì?

Trọng lực là gì? Có thể bạn chưa biết, xung quanh Trái đất của chúng ta luôn tồn tại một trường hấp dẫn. Biểu hiện của trọng lực là sự xuất hiện trọng lực tác dụng lên một vật có khối lượng m đặt tại một vị trí bất kỳ trong không gian có trọng lực.

Bạn đang xem: Thế năng đàn hồi là gì

Xung quanh Trái đất luôn có thế năng hấp dẫn

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

Trong đó:

g: là gia tốc rơi tự do hay là gia tốc trọng trường m: là khối lượng của vật

Trong một không gian không quá rộng, nếu gia tốc trọng trường tại mọi điểm luôn song song, cùng phương và cùng độ lớn thì không gian đó gọi là trọng trường đều.

Thế năng hấp dẫn là gì?

Cơ năng của một vật sẽ phụ thuộc trực tiếp vào độ cao của vật so với mặt đất. Hoặc dựa vào một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao so với mực nước biển gọi là thế năng trọng trường. Ngoài ra, nó còn được giải thích là thế năng hấp dẫn.

Ví dụ: Viên đạn bay, quả táo đậu trên cây, máy bay bay, diều bay, viên đạn bay, mây…

Viên đạn đang bay là một ví dụ điển hình về thế năng hấp dẫn

Nói một cách đơn giản hơn, thế năng hấp dẫn là một dạng năng lượng cho sự tương tác giữa Trái đất và các vật thể.

Thế năng của trọng lực sẽ phụ thuộc trực tiếp vào vị trí của vật trong trường hấp dẫn. Nếu chọn thế năng thì vật nằm trên mặt đất và có khối lượng m. Độ cao vị trí tương ứng với trọng lực của trái đất được ký hiệu là z. Sau đó áp dụng công thức tính thế năng như sau: Wt = mgz.

Công thức tính thế năng

Trong đó chúng tôi có:

Wt: Thế năng của vật tại vị trí z, đơn vị đo thế năng là Jun (J)m: Khối lượng của vật, đơn vị là kilôgam (kg)z: Độ cao của vật so với mặt đất

Thế năng hấp dẫn có cực đại là một đại lượng vô hướng. Năng lượng tiềm năng có thể dao động từ> 0,

Khi đó công hấp dẫn của vật sẽ được tính bằng hiệu thế năng của trọng trường tại 2 vị trí. Công thức thích hợp là: AAB = Wt (in A) – Wt (in B)

Cũng như trường hợp khi vật rơi do trọng lực sẽ dẫn đến hiện tượng thế năng bị giảm. Sau đó, nó sẽ được chuyển thành công để đối tượng có thể tự do tách ra.

Trong trường hợp một vật bị ném khỏi mốc thế năng, lực ném sẽ được chuyển thành công để cản trở trọng lực cho đến khi trọng lực giúp vật rơi tự do.

Mối liên hệ biến đổi giữa thế năng và trọng trường

Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến N, công hấp dẫn sẽ bằng độ chênh lệch thế năng tại vị trí M và N. Khi đó hệ quả như sau:

Là lực hấp dẫn và năng lượng tiềm năng liên quan?

Khi vật có độ cao giảm thì thế năng của vật giảm nên trọng lực sinh công dương, khi vật tăng độ cao thì thế năng của vật tăng nên trọng lực sinh công âm.

Tìm hiểu thêm về thế năng đàn hồi

Khái niệm về thế năng đàn hồi

Khi một vật thể có thể bị biến dạng bởi bất kỳ tác động nào, nó sẽ có thể sinh ra công. Đây là một dạng năng lượng được gọi chung là thế năng đàn hồi. Để tính thế năng đàn hồi trước hết ta phải tính công của lực đàn hồi.

Công thức cho thế năng đàn hồi

Xét một lò xo có chiều I0, độ cứng đàn hồi được cho bởi một số k bất kỳ. Một điểm cố định, một điểm gắn vào vật. Bắt đầu kéo một đoạn cố định ΔI. Khi đó sẽ xuất hiện lực đàn hồi lò xo trực tiếp tác dụng vào vật. Chiều dài của lò xo sẽ ​​được tính theo công thức: I – I0 + Đen ta I. Theo định luật Húc ta có:

Thế năng đàn hồi thường xuất hiện ở lò xo

Nếu chọn chiều dương là chiều tăng chiều dài lò xo của lò xo thì công thức là:

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

Khi đã tính được lực đàn hồi, ta có thể dễ dàng áp dụng công thức sau để tính thế năng đàn hồi của lò xo. Công thức tính thế năng đàn hồi như sau:

Trong đó:

Wdh: Thế năng đàn hồi, đơn vị Jk: Độ cứng lò xo (Nm)x: Lực căng lò xo (m)

Tại sao có thế năng trong lò xo?

Lò xo có thể tự động trở lại hình dạng ban đầu

Khi lò xo bị biến dạng trong giới hạn đàn hồi thì lò xo sẽ ​​có xu hướng phục hồi lại hình dạng ban đầu nhờ lực đàn hồi. Lò xo có thể tự chuyển động trở về trạng thái ban đầu (không biến dạng), quá trình chuyển vị có thể tạo ra công (năng lượng). Tuy nhiên có trường hợp lò xo bị biến dạng rồi giữ cố định tại vị trí lò xo bị biến dạng mà không thả ra. Đó là, nó không tự tạo ra công việc (nó không tạo ra năng lượng). Dạng năng lượng ở đây là một dạng năng lượng tiềm năng (dạng năng lượng được lưu trữ) và chúng ta thường gọi nó bằng cái tên đó là thế năng.

Xem thêm: Khối lượng riêng và Khối lượng riêng, Bài 11: Khối lượng riêng

Mọi vật bị biến dạng đàn hồi đều sinh ra lực đàn hồi. Tuy nhiên, đối với các biến dạng đàn hồi khác, việc xác định lực rất phức tạp. Vì vậy, trong chương trình vật lý phổ thông các em chỉ học thế năng đàn hồi của lò xo vì lực đàn hồi của lò xo có thể xác định dễ dàng.

bài tập ví dụ

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

Giải: A = Wt – Wt0 trong đó Wt = mgz = 2,10. (-10) = -200 (J)

Tìm hiểu chi tiết về thế năng tĩnh điện

Ngoài thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi, trong vật lý còn có một loại thế năng khác, đó là thế năng tĩnh điện. Loại năng lượng tiềm năng này được coi là một dạng năng lượng được lưu trữ dưới dạng tĩnh điện. Công thức tính thế năng tĩnh điện như sau: φ= qv

Công thức tính thế năng tĩnh điện

Trong đó:

q: là thế năng v là điện tích của vật cần xác định.

Chúng ta có thể suy ra từ công thức F= qxE rằng tiềm năng, điện tích, v.v.

Bài viết trên đây của chúng tôi đã sơ lược những kiến ​​thức liên quan đến chi tiết thế năng đàn hồi. Nếu bạn muốn có thêm những bài học hữu ích trong lĩnh vực khoa học vật lý, hãy theo dõi các bài viết sau trên trang web của chúng tôi. x-lair.com Vui lòng! Cảm ơn!