Công thức tính thế năng đàn hồi, vật lí phổ thông

vật lí phổ thông mới, vật lí phổ thông 2018 T.Trường 29/1/23 59 0
  1. Công thức tính thế năng đàn hồi, vật lí phổ thông
    Thế năng đàn hồi của lò xo
    Khi lò xo biến dạng, trong giới hạn đàn hồi lực đàn hồi cũng có khả năng dịch chuyển vật làm sinh công (giải phóng năng lượng) nên lò xo cũng có thế năng.
    Thế năng đàn hồi: là thế năng của vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi được xác định bằng biểu thức
    W$_{đh}$ = \[\dfrac{kx^{2}}{2}\]=0,5k.x2
    trong đó:
    • W$_{đh}$: thế năng đàn hồi (J)
    • k: độ cứng của lò xo (N/m)
    • x: độ biến dạng của lò xo so với gốc chọn thế năng(m)
    Tại sao lò xo có thế năng?
    Lò xo có thế năng vì khi bị biến dạng trong giới hạn đàn hồi, do lực đàn hồi, nó sẽ có xu hướng lấy lại hình dạng ban đầu và sinh ra công (năng lượng). Năng lượng này được gọi là thế năng tiềm năng. Nếu lò xo bị giữ cố định sau khi biến dạng, nó sẽ không sinh ra công.
    Thế năng đàn hồi xuất hiện khi nào?

    Thế năng đàn hồi xuất hiện khi có lực tác dụng vào vật, khiến cho vật biến dạng. Ví dụ như: Chiếc lò xo bị kéo dài ra, quả bóng tennis khi rơi chạm xuống sân, chai nhựa bị bóp méo,… Tất cả những vật này khi bị lực tác động làm biến dạng và tạo ra thế năng đàn hồi.

    Công của lực đàn hồi

    Như chúng ta đã được học, khi một vật bị biến dạng thì vật đó có thể sinh ra công. Khi ấy, vật có một dạng năng lượng được gọi là thế năng đàn hồi.
    Xét một chiếc lò xo có độ cứng bằng k, chiều dài $l_{0}$ gắn một đầu vào vật khối lượng m, đầu còn lại gắn cố định. Khi lò xo biến dạng, độ dài lò xo được tính là $l=l_{0}+\Delta l$. Lực đàn hồi lúc này tính theo định luật Húc như sau:
    $|\bar{F}|=k|\Delta l|$
    • Trường hợp chiều dương là chiều tăng độ dài lò xo: $\bar{F}=-k\Delta l$
    • Công của lực đàn hồi khi đưa vật trở về trạng thái không bị biến dạng: $A=\dfrac{1}{2}k(\Delta l)^{2}$
    Định nghĩa thế năng đàn hồi

    Thế năng đàn hồi là đại lượng mang dạng năng lượng của một vật chịu sự tác động của lực đàn hồi. Thế năng đàn hồi thường được thí nghiệm trên lò xo lý tưởng.
    [​IMG]
    Ví dụ về thế năng đàn hồi

    Ta có thể tìm thấy rất nhiều ví dụ thực tế ứng dụng thế năng đàn hồi trong đời sống, ví dụ như:
    • Mũi tên được gắn vào cung khi dây cung đang căng.
    • Lò xo đang bị nén chặt.
    • Quả bóng bị móp méo, bóng tennis khi chạm xuống sân.
    • Chai nhựa bị biến dạng do tác động lực.
Share