Thế năng là gì? vật lí cơ bản

Thế năng là gì?

Thế năng là một dạng năng lượng đặc biệt gọi là năng lượng tiềm năng. Tất cả những vật có khả năng dự trữ năng lượng và tạo ra năng lượng trong hệ quy chiếu thích hợp đều có thế năng.

Thế năng: potential enegry

Thế năng là gì? vật lí cơ bản 9

Năng lượng tiềm năng là dạng năng lượng có khả năng sinh ra hoặc không sinh ra nó phụ thuộc vào hệ quy chiếu. Trong quá trình xây dựng biểu thức tính thế năng trọng trường (thế năng của trường trọng lực) hay thế năng đàn hồi của lò xo thì biểu thức tính thế năng chỉ có ý nghĩa khi mốc thế năng được chọn phù hợp.

Ví dụ về thế năng của một hòn đá nằm cân bằng như trong hình minh họa dưới

Thế năng là gì? vật lí cơ bản 11

Trường hợp 1: gốc thế năng tại mặt đất khi hòn đá rơi xuống hòn đá sinh công cơ học → dạng năng lượng dự trữ của trọng lực chuyển thành năng lượng hay nói cách khác trong trường hợp này thế năng của trường trọng lực đã chuyển thành công (thế năng tạo ra năng lượng).

Trường hợp 2: chọn gốc thế năng tại mặt đất và do trạng thái cân bằng hiện tại của hòn đá được duy trì mãi nên thế năng của hòn đá đã không thể chuyển đổi thành dạng năng lượng khác hay năng lượng của hòn đá đã không được sinh ra (năng lượng của hòn đá chỉ tồn tại ở dạng tiềm năng – dạng năng lượng dự trữ)

Trong chương trình vật lí lớp 10 cơ bản chúng ta chỉ nghiên cứu thế năng của trường trọng lực và thế năng đàn hồi của lò xo vì chúng được ứng dụng nhiều trong thực tế.

Công thức tính thế năng trọng trường

  • Wt = mgz hoặc Wt = mgh

Trong đó:

  • Wt: thế năng của trường trọng lực(J)
  • m: khối lượng của vật (kg)
  • z hoặc h: là vị trí của vật so với gốc chọn thế năng. Do hệ quy chiếu và chiều dương ta chọn nên giá trị của z (hoặc h) có thể âm.
  • g: gia tốc rơi tự do (m/s2)

Thế năng của trường trọng lực có thể âm, dương hoặc bằng 0 tùy vào hệ quy chiếu ta chọn

Công thức tính thế năng đàn hồi của lò xo

  • \[W_{t}=\dfrac{1}{2}kx^{2}\]

Trong đó:

  • Wt: thế năng đàn hồi của lò xo(J)
  • k: là hệ số đàn hồi hoặc độ cứng của lò xo (N/m)
  • x: là vị trí của vật so với gốc thế năng ta chọn (x có thể có giá trị âm)

Do thế năng đàn hồi của lò xo phụ thuộc vào x2 nên thế năng đàn hồi của lò xo luôn là một số dương ≥ 0

+1
2
+1
0
+1
0
+1
0
+1
0
Subscribe
Notify of
guest

0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments
Scroll to Top