Thế năng là gì? Thế năng đàn hồi và thế năng trọng trường là gì?

Thế năng là một khái niệm phổ biến trong vật lý, dùng để chỉ khả năng sinh công của một vật. Có hai loại thế năng: thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. Đọc bài viết dưới đây để hiểu thế năng là gì.

1. Thế năng là gì?

Giống như động năng, thế năng là một đại lượng trong vật lý. Nó phản ánh khả năng sinh công của vật thể và tồn tại dưới dạng năng lượng.

Trong tiếng Anh, năng lượng tiềm năng được gọi là năng lượng tiềm năng. Theo nghĩa đen, thế năng có thể hiểu là thế năng, là năng lượng mà một vật có được do vị trí của nó không cùng với một vật khác. Lực tiềm năng xảy ra do điện tích, lực nén bên trong hoặc các yếu tố khác.

Thế năng có ba dạng phổ biến: thế năng đàn hồi của lò xo, thế năng trọng trường của một vật phụ thuộc vào khối lượng và khoảng cách của vật khác và cuối cùng là thế năng của một điện tích trong điện trường.

Đơn vị của ba dạng thế năng này đều là joules, ký hiệu là J.

2. Thế năng đàn hồi là gì?

Do một tác động nào đó mà làm vật biến dạng, nó có khả năng sinh công. Năng lượng đó được gọi là thế năng đàn hồi. Cần tính công của lực đàn hồi để tính thế năng đàn hồi.

Xét một lò xo có chiều là I0, độ cứng đàn hồi là k, gồm một đầu gắn vào vật và một đầu cố định, bắt đầu kéo một đoạn cố định là ΔI. Khi đó lực đàn hồi xuất hiện trực tiếp vào lò xo, tác dụng lên vật. Sau khi kéo thì chiều dài của lò xo tính theo công thức

Tôi = I0 + ΔI. Theo định luật Húc lực đàn hồi tác dụng lên vật là:

Nếu chiều tăng chiều dài lò xo là chiều dương thì lực đàn hồi giúp đưa vật trở lại vị trí lò xo không biến dạng là:

Từ đó, ta có thể áp dụng công thức Wdh = 0,5.kx 2 để tính thế năng đàn hồi của lò xo.

Trong đó, Wdh là ký hiệu thế năng đàn hồi, đơn vị là Jun .

k là độ cứng của lò xo, đơn vị là Nm và x là độ căng của lò xo, đơn vị là m.

3. Thế năng hấp dẫn

Trọng lực

Trọng lực luôn tồn tại xung quanh trái đất vì gia tốc do trọng trường thường là (biểu hiện của nó) trọng lực.

Trọng lực của vật có khối lượng m được tính theo công thức:

Nếu gia tốc do trọng trường tại mọi điểm trong một không gian không quá rộng song song, cùng độ lớn và cùng hướng, thì lực hấp dẫn của không gian là đều.

thế năng hấp dẫn

Thế năng trọng trường còn được gọi là thế năng hấp dẫn. Cơ năng của một vật phụ thuộc vào vị trí hoặc độ cao của vật so với mặt đất được chọn làm mốc để tính độ cao, năng lượng đó gọi là thế năng trọng trường. Ví dụ, một quả cam trên cây hoặc một viên đạn đang bay, v.v.

Thế năng trọng trường có thể hiểu là dạng năng lượng tương tác giữa vật và trái đất. Thế năng này phụ thuộc vào vị trí của vật trong trường hấp dẫn.

Công thức tính thế năng hấp dẫn như sau:

Wt = mgz

Trong đó: Wt là thế năng trọng trường của vật, đơn vị là Jun

z là độ cao của vị trí tương ứng so với trọng lực của trái đất (độ cao của vật so với mặt đất), và m là khối lượng của vật, đơn vị là kg.

Thế năng hấp dẫn được đặc trưng bởi một đại lượng vô hướng, nghĩa là nó có thể nằm trong khoảng >0, =0 hoặc <0. Khi một vật bắt đầu chuyển động từ vị trí A đến vị trí B là sự biến thiên thế năng và công của trọng trường. Công thức tính công của trọng lực của một vật: AAB = Wt (tại A) – Wt (tại B).

Bài viết dưới đây đã giải thích cho các bạn thế năng là gì và các loại thế năng thường gặp. Chúc các bạn giải bài tập thế năng vật lý tốt!