Thế năng là gì? thế năng của trường trọng lực, tại sao phải chọn gốc thế năng

Vật lí 10.III chủ đề Năng lượng T.Trường 28/1/23 451 0
  1. [​IMG]
    Thế năng là gì?
    Thế năng là một dạng năng lượng tiềm năng, thế năng là dạng năng lượng đặc biệt phụ thuộc vào hệ qui chiếu ta chọn, nên thế năng có thể âm, dương hoặc bằng không.
    Thế năng của trường trọng lực
    • Trường trọng lực: được hiểu là môi trường bao quanh Trái Đất. Các vật đặt trong trường trọng lực chịu tác dụng bởi lực hút của Trái Đất.
    • Các vật đặt cách mặt đất một khoảng dưới tác dụng của trọng lực sẽ bị hút về tâm của Trái Đất, lực này làm dịch chuyển vật → trọng lực sinh công tạo ra năng lượng, tuy nhiên nếu vật bị chặn lại vật không thể rơi về mặt đất → trọng lực không sinh công → không tạo ra năng lượng.
    • Nói cách khác: trọng lực có khả năng sinh công hoặc không sinh công tùy thuộc vào trạng thái chuyển động của vật.
    Công thức tính thế năng của trường trọng lực
    Wt = m.g.z
    Trong đó:
    • m: khối lượng của vật (kg)​
    • z: vị trí của vật so với gốc thế năng ta chọn (m)​
    Lưu ý: trong khi làm bài tập thế năng hiểu rõ được đại lượng z mới có thể tính đúng giá trị của thế năng.
    Bài tập thế năng của vật trong trường trọng lực phụ thuộc vào hệ qui chiếu ta chọn
    Một vật có khối lượng 1 kg đang ở cách mặt đất một khoảng H = 20 m. Ở chân đường thẳng đứng đi qua vật có một cái hố sâu h = 5 m. Cho g=10 m/s2.
    a) Tính thế năng của vật khi chọn gốc thế năng là đáy hố.
    b) Tính thế năng của vật khi chọn gốc thế năng là vị trí của vật.
    c) Với gốc thế năng là mặt đất thì thế năng của vật khi nằm ở đáy hố bằng bao nhiêu?
    Nhắc lại: z = vị trí của vật so với gốc chọn thế năng (gốc này có thể chọn tùy ý hoặc theo cách chọn của đầu bài) = khoảng cách từ vật đến gốc chọn thế năng
    a) Với gốc thế năng là đáy hố:
    z = H + h = 25 m; W$_{t}$=mgz=250 J.
    b) z = 0 → W$_{t}$ = 0.

    c) Với gốc thế năng ở mặt đất: z = - h = - 5 m; W$_{t}$=mgz=- 50 J.
    Giải thích tại sao cùng là một vật tại một ví trí xác định kết quả tính thế năng nhận được lại khác nhau như vậy?
    • Thế năng là dạng năng lượng tiềm năng (một loại năng lượng chưa thực sự được tạo ra, nó chỉ thực sự tạo ra năng lượng khi vật đó dịch chuyển) có thể liên tưởng đến hình ảnh năng lực hiện tại của bản thân các em nếu được đo đếm theo gốc thời gian là hiện tại thì các em mới là học sinh khả năng tạo ra của cải vật chất là bằng 0 (tính tương đối), tuy nhiên chọn gốc thời gian là 10 năm nữa thì không thể nói trước được gì có thể các em đã trở thành những người tạo ra thành tựu lớn giúp thay đổi thế giới.
    • Biểu thức tính thế năng có tính chất tương đối vì phụ thuộc vào hệ qui chiếu, nên với các hệ qui chiếu khác nhau ta sẽ nhận được các kết quả khác nhau. Có thể liên tưởng đến hình ảnh các em sau này ra trường xin việc, đến công ty A (hệ qui chiếu 1) các em không được nhận vì năng lực không có gì, tuy nhiên đến công ty B (hệ qui chiếu 2) họ đánh giá tiềm năng của các em là rất lớn → họ nhận và trả lượng em rất cao → vậy là cùng một người, cùng một tiềm năng nhưng trong những góc nhìn khác nhau sẽ dẫn tới kết quả khác nhau.
    Thế năng là một khái niệm rất thú vị, liên tưởng khái niệm này với cuộc sống chúng ta sẽ có nhiều góc nhìn về tài năng, năng lực của bản thân, đừng để một hệ qui chiếu từ bên ngoài đánh giá thấp tiềm năng của mình.
    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)
    Hộp quà bí ẩn
    Hộp bí ẩn ♥
    Xem thôi
    không cần mua!

Share