Khái niệm và công thức tính thế năng bạn cần biết!

Để xử lý nhanh gọn dạng bài toán về thế năng, yêu cầu người học cần phải nắm thật chắc các kiến thức về thế năng là gì để áp dụng chính xác vào bài toán của mình. Để biết về thế năng, cũng như công thức tính thế năng, mời các bạn tìm hiểu bài viết sau đây của chúng tôi. 

Thế năng là gì?

Thế năng là một đại lượng trong bộ môn vật lý học nhằm thể hiện khả năng sinh công của các vật. Chúng được tồn tại ở dạng năng lượng.

Hiện có hai dạng thế năng, đó là thế năng đàn hồi và thế năng trọng trường. Mỗi loại đều sở hữu những đặc điểm riêng để áp dụng và tính toán cho phù hợp nhất.

Thế năng là gì
Thế năng là gì?

Các loại thế năng & công thức tính thế năng

Thế năng trọng trường

Thế năng trọng trường là gì hay thế năng trọng trường phụ thuộc vào yếu tố nào?  Thế năng là loại thế năng nói về trọng trường của một vật. Chúng là năng lượng tương tác giữa vật với Trái Đất, phụ thuộc vào chính vị trí của vật tồn tại trong trọng trường.

Nếu chọn thế năng của vật đặt tại mặt đất với khối lượng tương ứng là m, còn độ cao của vị trí tương ứng so với trọng trường trái đất là z. Ta có thế năng sẽ được tính bằng công thức sau đây: 

Wt= m.g.z.

Trong đó:

  • Wt: là thế năng của vật đặt tại vị trí z ( đơn vị J)
  • m: Là khối lượng của vật có đơn vị là kg
  • z: được biết đến là độ cao của vật so với mặt đất.

Thế năng trọng trường có đặc điểm chính là đại lượng vô hướng, chúng có thể rơi vào khoảng >0 =0 hoặc <0

Sự liên kết giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực là khi có một vật bắt đầu di chuyển từ vị trí A đến B. Công trọng lực của vật sẽ được tính bằng hiệu thế năng của trọng trường tại 2 vị trí này.

Thế năng hấp dẫn là gì?

Thế năng hấp dẫn
Thế năng hấp dẫn

Cụ thể như sau: AAB = Wt (ở A) – Wt (ở B)

Trường hợp nếu như vật rơi bởi lực hấp dẫn sẽ xuất hiện hiện tượng thế năng bị giảm, chuyển thành công để vật rơi tự do.

Nếu như vật được ném lên từ mốc thế năng sẽ giúp lực ném chuyển thành công, đồng thời cản trở trọng lực đến khi trọng lực giúp vật có thể rơi tự do.

Có thể bạn quan tâm:
Cơ năng là gì? Bài tập vận dụng tính cơ năng của một vật
Vận tốc là gì? Các khái niệm và công thức tính vận tốc

Thế năng đàn hồi

Thế năng đàn hồi là gì? Một vật có khả năng bị biến dạng do một tác động nào đó đều sẽ sinh công. Đây là một dạng năng lượng được gọi là thế năng đàn hồi. Để có thể tính được dạng thế năng này, yêu cầu mọi người cần phải tính được công của lực đàn hồi.

Một lò xo có chiều là là l0, độ cứng đàn hồi tính bằng k. Một đầu được cố định một đầu gắn vào vật, khi kéo ra một đoạn cố định là Δl. Khi đó, lực của đàn hồi sẽ xuất hiện trực tiếp lò xo tác động vào vật. 

Khi tính được lực đàn hồi, ta có thể tính được thế năng lực đàn hồi của một vật chịu tác dụng dựa vào công thức thế năng đàn hồi sau: 

Wđh= 0.5.k.x2

Trong đó:

  • Wđh: là thế năng đàn hồi có (đơn vị là J)
  • k: Là độ cứng của lò xo (N.m)
  • x: Là độ biến dạng của lò xo có đơn vị là m

Để giúp bạn đọc có thể hiểu rõ hơn về loại thế năng này, chúng ta hãy cùng nhau tham khảo một số ví dụ cơ bản sau đây:

Ví dụ 1: Một lò xo nằm ngang có độ cứng k = 250 N/m tác dụng khiến lò xo bị dãn ra khoảng 2cm. Yêu cầu tính thế năng đàn hồi?

Trả lời:

Thế năng đàn hồi sẽ tính bằng: 0.5.250. (200-2)2 = 0.05 (j).

Ví dụ 2: Thanh lò xo nằm ngang có chiều dài k là 250N/m, lò xo bị kéo dãn 2cm. Câu hỏi: lúc này công của lực đàn hồi sẽ là bao nhiêu?

Trả lời:

Để tính được công của lực đàn hồi là bao nhiêu, ta có:

A = Wt2 – Wt1 = 0.5.250. (0.042 – 0.022) = 0.15 (j)

Công cần tìm sẽ bằng A’ = -A = -0.15 (J)

Ví dụ 3: Nếu thế năng của vật tính bằng 2kg, vật nằm dưới đáy giếng sâu khoảng 10m, g = 10m/s2. Vậy gốc thế năng tại mặt đất lúc này là bao nhiêu?

Trả lười:

Ta có: A = Wt – Wt0 è Wt = m.g.z = 2.10. (-10) = -200 (J)

Như thế nào là thế năng đàn hồi
Như thế nào là thế năng đàn hồi

Từ các ví dụ đã được chúng tôi đưa ra ở trên, thì tùy vào mỗi yêu cầu mà bạn sẽ áp dụng những công thức khác nhau để tính toán một cách chính xác nhất. Chỉ cần biết một số dữ liệu, thì những dữ liệu khác được đưa ra là hoàn toàn tính toán được.

Thế năng tĩnh điện là gì?

Thế năng tĩnh điện là một lực bảo toàn dưới dạng tĩnh điện. Chúng được tính dựa vào công thức: φ = q V. 

Trong đó: 

q: là điện thế 

V: là điện tích của vật xác định được.

Để tính được q và V, ta cần phải áp dụng hai công thức: F = q E

Như vậy, trên đây kienthucmaymoc.com đã tổng hợp những thông tin về thế năng là gì để giúp mọi người có thể hiểu rõ hơn về khái niệm này, từ đó có những phương pháp tính toán sao cho chính xác nhất.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *