Thế năng là gì ?

Thế năng là một đại lượng trong vật lý, bộc lộ cho năng lực sinh của vật và nó sống sót dưới dạng nguồn năng lượng. Hiện nay, có 2 dạng thế năng đó chính là thế năng đàn hồi và trọng trường. Mỗi loại đều có những đặc thù và công thức tính khác nhau .

Thế năng đàn hồi

Khi một vật có năng lực biến dạng do tác động ảnh hưởng nào đó đều có năng lực sinh công. Đây được xem như một dạng nguồn năng lượng được gọi chung là thế năng đàn hồi. Để tính được thế năng đàn hồi trước hết mọi người phải tính được công của lực đàn hồi .

Xét một lò xo có chiều là I0 với độ co cứng đàn hồi được kính bằng k. Một đầu cố định và thắt chặt một đầu gắn vào vật, thực thi kéo một đoạn cố định và thắt chặt là ΔI. Khi đó, lực đàn hồi sẽ Open trực tiếp lò xo, tác động ảnh hưởng vào vật. Độ dài của lò xo sẽ được tính là I = I0 + ΔI, lực đàn hồi công dụng vào vật theo định luật Húc sẽ là :

Nếu chọn chiều dương là chiều tăng của lò của chiều dài lò xo thì sẽ là

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

Khi thống kê giám sát được lực đàn hồi, mọi người hoàn toàn có thể vận dụng công thức sau để tính thế năng lực đàn hồi của lò xo. Công thức thế năng đàn hồi :
Wđh = 0.5. k. x2
Trong đó :

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

Bài tập vận dụng 

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

Giải: 

Wđh = 0.5. k. x2 = 0.5.250. ( 200 – 2 ) 2 = 0.05 ( j ) .

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

Giải:

A = Wt2 – Wt1 = 0.5.250. ( 0.042 – 0.022 ) = 0.15 ( j )
Lúc này công cần tìm sẽ bằng A ’ = – A = – 0.15 ( J )

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

Giải: A = Wt – Wt0 → Wt = m.g.z = 2.10. (-10) = -200 (J)

Dựa vào những ví dụ trên thì tùy thuộc vào mỗi nhu yếu đưa ra sẽ phải vận dụng những công thức khác nhau để hoàn toàn có thể giám sát đúng mực. Chỉ cần biết một số ít tài liệu thì những tài liệu khác đưa ra trọn vẹn hoàn toàn có thể thống kê giám sát được .
Thế năng trọng trường

Trọng trường

Xung quanh Trái Đất luôn sống sót một trọng trường. Biểu hiện của trọng trường là sự Open cả trọng tải công dụng lên vật khối lượng m, được đặt tại vị trí bất kể trong khoảng chừng khoảng trống có trọng trường .
Công thức của trọng tải trong một vật có khối lượng m là :

Trong một khoảng chừng khoảng trống không quá rộng nếu tần suất trọng trường tại mọi điểm đều có phương song song, cùng chiều và cùng độ lớn thì ta nói khoảng chừng khoảng trống đó là trọng trường là đều .

Thế năng trọng trường

Cơ năng của một vật sẽ nhờ vào vào độ cao của vật so với mặt đất hoặc vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao được gọi là thế năng trọng trường và cũng hoàn toàn có thể gọi là thế năng mê hoặc. Ví dụ như viên đạn đang bay hay quả mít ở trên cây, …
Hiểu đơn thuần, thế năng trọng trường là dạng nguồn năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật ; nhờ vào vào vị trí của vật ở trong trọng trường. Nếu chọn thế năng của vật đặt tại mặt đất có khối lượng là m. Độ cao của vị trí tương ứng so với trọng trường toàn cầu là z. Thì công thức tính thế năng trọng trường sẽ là :
Wt = m. g. z .
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 trọng trường đó chính là đại lượng vô hướng, có thể rơi vào khoảng từ >0=0 hoặc <0. Sự biến thiên thế năng và công của trọng lực chính là khi một vật bắt đầu di chuyển từ vị trí A cho đến B. Công của trọng lực của vật sẽ được tính bằng hiệu điện thế năng của trọng lực tại 2 vị trí. Công thức: AAB = Wt (ở A) – Wt (ở B)

Trong trường hợp vật rơi bởi lực mê hoặc thì sẽ làm cho hiện hiện tượng kỳ lạ thế năng bị giảm và chuyển thành công xuất sắc để vật rời một cách tự do. Còn trường hợp được ném lên từ mốc thế năng sẽ giúp lực ném chuyển thành công xuất sắc cũng cản trở trọng tải đến khi trọng tải giúp vật rơi tự do .

Bài tập vận dụng

Ví dụ 1: Một xe có khối lượng m = 2,8 kg chuyển động theo quỹ đạo cong như hình vẽ. Độ cao của các điểm A, B, C, D, E được tính đối với mặt đất và có các giá trị: hA = 6 m, hB = 3 m, hC = 4 m, hD = 1,5 m, hE = 7 m. Lấy g = 10 m/s2.

Tính độ biến thiên thế năng của xe trong khối lượng khi nó chuyển dời :
a. Từ A đến B .
b. Từ B đến C .
c. Từ A đến D .
d. Từ A đến E .

Hướng dẫn:

a. Từ A đến B :
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 :
ΔWt = m. g. ( hD – hA ) = 2,8. 10. ( 1,5 – 6 ) = – 126J ⇒ thế năng giảm .
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 được đặt ở vị trí trong trọng trường và có thế năng tại đó Wt1 = 500 J. Thả vật rơi tự do đến mặt đất có thế năng Wt2 = -900 J.

a. Hỏi vật đã rơi từ độ cao nào so với mặt đất .
b. Xác định vị trí ứng với mức không của thế năng đã chọn .
c. Tìm tốc độ của vật khi vật qua vị trí này .

Hướng dẫn:

Theo đề bài có thế năng tại mặt đất là – 900J => Mặt đất không được chọn làm mốc thế năng
Giả sử mốc thế năng được chọn tại vị trí O cách mặt đất độ cao là h2 ( m )
Chọn chiều dương hướng lên trên .
=> Tổng độ cao của vật so với mặt đất là h = h1 + h2 = 30 + 17 = 47 ( m )
b. Vị trí ứng với mốc thế năng chọn là 17 ( m )
c. Vận tốc tại vị trí chọn mốc thế năng

Đăng bởi: THPT Sóc Trăng

Chuyên mục: Tổng hợp

Source: http://139.180.218.5
Category: Thuật ngữ đời thường