Thế năng là gì? Công thức tính thế năng trong vật lý chuẩn nhất

Trong môn vật lý phổ thông, học sinh nào cũng sẽ được học về động năng và thế năng. Đây là dạng kiến ​​thức có dạng toán tương đối khó đối với nhiều học sinh. Để có thể giải một bài toán có đầy đủ các công thức tính thế năng, học sinh cần nắm vững nhiều kiến ​​thức và vận dụng đúng. Vậy thế năng là gì? Làm thế nào để công thức cho năng lượng tiềm năng áp dụng? Hãy cùng thcsyentran tìm hiểu nhé.

Tiềm năng là gì?

Năng lượng tiềm năng là đại lượng vật lý, nó biểu thị khả năng sinh công và tồn tại dưới dạng năng lượng của vật.

Hiện nay, có ba loại thế năng: thế năng đàn hồi, thế năng hấp dẫn còn được gọi là thế năng trọng trường và thế năng tĩnh điện. Mỗi loại có một đặc điểm riêng nên cần áp dụng công thức tính thế năng và tính toán cho phù hợp.

Thế năng trọng trường – thế năng hấp dẫn là gì?

Trọng lực là gì? Trọng lực có thể được hiểu là gia tốc mà trái đất tác dụng lên một vật thể trên bề mặt của nó. Ký hiệu cho gia tốc do trọng trường là g, xấp xỉ 9,81 m/s².

Thế năng hấp dẫn là năng lượng được tích trữ xung quanh lực hấp dẫn của một vật. Đây được coi là năng lượng tương tác giữa một vật thể và Trái đất. Nó phụ thuộc vào vị trí của chính vật thể đó trong trường hấp dẫn.

Nếu chọn thế năng của vật nằm trên mặt đất có khối lượng m tương ứng. Độ cao của vị trí của vật so với lực hấp dẫn của trái đất là z. Ta có thế năng sẽ được tính theo công thức: Wt = mgz

Ở đó:

Wt: Thế năng của vật đặt tại vị trí z (đơn vị Jun(J)).

m: Khối lượng của vật (kg)

g: Gia tốc trọng trường là 9,81 m/s²

z: Độ cao của vật so với mặt đất.

Đặc điểm của thế năng trọng trường là nó là một đại lượng vô hướng, có thể nằm trong khoảng > 0, = 0 hoặc cũng có thể

Mối liên hệ giữa sự biến đổi của thế năng và công của trọng trường là khi một vật bắt đầu chuyển động từ vị trí A đến vị trí B. Lúc này, công của trọng lực tác dụng lên vật đó sẽ được tính từ hiệu thế năng của trọng trường. ở 2. vị trí này.

Cụ thể: A AB = Wt (tại A) – Wt (tại B)

Trường hợp vật rơi do chính trọng lực sẽ dẫn đến hiện tượng thế năng bị giảm rồi chuyển thành công thành rơi tự do.

Trong trường hợp một vật được ném từ một điểm có thế năng, lực ném thành công cũng như chống lại trọng lực cho đến khi trọng lực giúp vật rơi tự do.

Khái niệm về trọng lực là gì? Công thức tính và đơn vị đo

Thế năng đàn hồi là gì?

Như mọi người đã biết, khi một vật có thế năng đàn hồi do chịu một tác động nào đó thì mới thực hiện được công. Độ bền đàn hồi là gì? Lực đàn hồi là lực do một vật đàn hồi tác dụng lên. Khi đã biết lực đàn hồi là gì, chúng ta có thể coi một dạng năng lượng gọi là thế năng đàn hồi. Để có thể tính được dạng công thức thế năng đàn hồi này trước tiên ta phải có công thức tính lực đàn hồi của lò xo.

Xét một lò xo có chiều dài l0 có độ cứng đàn hồi k. Một đầu được cố định và đầu kia được gắn vào vật để tạo ra chiều dài Δl. Khi đó lực đàn hồi sẽ bắt đầu xuất hiện tác dụng trực tiếp lên lò xo.

Khi tính lực đàn hồi, người ta có thể tính thế năng đàn hồi của lò xo tác dụng dựa vào công thức sau: Wdh= 0,5*k*x*2

Ở đó:

Wdh: thế năng đàn hồi, đơn vị là jun

k: Độ cứng của lò xo (tính bằng Nm)

x: Biến dạng lò xo (tính bằng m)

Ví dụ 1: Một lò xo nằm ngang có độ cứng k = 250 N/m, người ta tác dụng trực tiếp vào lò xo này dãn ra một đoạn 2 cm. Lúc này thế năng đàn hồi của lò xo sẽ ​​tính được là 0,5*250*(200-2)*2 = 0,05 (j).

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

Giá:

A = Wt2 – Wt1 = 0,5*250*(0,042 – 0,022) = 0,15 (j)

Bây giờ công cần tìm sẽ là A’ = -A = -0,15 (J)

Hiệu suất là gì? Công thức tính hiệu suất phản ứng

Tiềm năng tĩnh điện là gì?

Thế năng tĩnh điện được coi là lực tĩnh điện được bảo toàn. Nó được tính dựa trên công thức φ = q*V. Trong đó q là thế năng và V là điện tích của vật đã cho.

Áp suất là gì? Áp suất là gì? Công thức tính áp suất

Để tính được q và V ta phải áp dụng công thức sau: F = q*E

Trên đây là những kiến ​​thức được tổng hợp nhằm giúp mọi người hiểu rõ hơn về thế năng là gì, công thức tính thế năng. Tùy thuộc vào từng loại thế năng khác nhau mà chúng ta có thể đưa ra phương pháp tính toán chính xác nhất. Tuy nhiên, đây chỉ là những bài toán đơn giản dựa trên công thức và còn nhiều bài toán vật lý phức tạp hơn khi tính thế năng. Thầy và trò phải chăm chỉ luyện tập thì mới có thể thành thạo dạng bài tập này.