HOMEBạn đang muốn tìm hiểu khái niệm thế năng là gì? Công thức tính thế năng? Ví dụ thế năng dễ hiểu? Tất cả sẽ được Ttmobile giải đáp ngay dưới đây, cùng theo dõi nhé.
Khái niệm thế năng là gì?
Thế năng là gì?
– Thế năng là một đại lượng vật lý, là khả năng sinh công của vật nào đó tồn tại dưới dạng năng lượng.
Hay thế năng là một dạng năng lượng tồn tại bên trong vật thể.
– Thế năng tiếng anh là Potential Energy.
Bạn đang xem: Thế năng là gì? Công thức thế năng và 5 ví dụ thế năng dễ hiểu nhất
Xem thêm bài viết:
Có những loại thế năng nào?
Có 3 loại thế năng đó là: Thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi và thế năng tĩnh điện. Cụ thể:
1 – Thế năng trọng trường
– Trọng trường là môi trường tồn tại xung quanh Trái Đất. Bạn có thể hiểu, mọi vật bên trong trọng trường Trái Đất đều bị tác động bởi lực hấp dẫn hay chính là trọng lực.
– Thế năng trọng trường là gì?
Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật đó. Năng lượng này phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.
– Ví dụ thế năng trọng trường:
+ Quả mít ở trên cây
+ Viên đạn đang bay
– Công thức tính thế năng 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 trái đất 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 của thế năng trọng trường:
+ Mốc thế năng là vị trí ban đầu của vật trong trọng trường trước khi sinh công. Ví dụ như khi vật được ném lên không trung, lúc này, vị trí vật được ném lên chính là mốc thế năng.
+ Thế năng trọng trường 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)
Bạn đang xem: Thế năng là gì? Công thức thế năng và 5 ví dụ thế năng dễ hiểu nhất
2 – Thế năng đàn hồi
– Thế năng đàn hồi là gì?
Một vật bị biến dạng do lực tác động từ bên ngoài và sinh công. Năng lượng sinh ra lúc này được gọi là thế năng đàn hồi.
– Công thức tính thế năng đàn hồi:
Để có thể tính được thế năng đàn hồi thì trước hết mọi người phải tính được công của lực đàn hồi.
Xét một lò xo có một đầu cố định, một đầu gắn vào một vật có trọng lượng m. Lò xo có độ cứng k và có chiều dài tự nhiên l. Khi bị kéo dãn một đoạn Δl, độ dài lò xo vào thời điểm đó là
l = l + Δl.
Lúc đó, theo định luật Hooke, sẽ xuất hiện một lực đàn hồi có độ lớn là
F = k.|Δl|.
Lực này tác động vào lò xo nhằm đưa lò xo về trạng thái cân bằng. Công của lực đàn hồi này sẽ được tính theo công thức:
Công thức tính thế năng đàn hồi:
Công thức tính thế năng đàn hồi khi lò xo bị biến dạng một đoạn Δl là:
Trong đó:
Wt là thế năng đàn hồi, đơn vị đo là J (Jun)
k là độ cứng của lò xo, đơn vị đo là N.m
∆l là độ biến dạng của lò xo, đơn vị đo là m.
– Bài tập ví dụ thế năng đàn hồi:
Ví dụ 1: Một lò xo nằm ngang có độ cứng là k = 250 N/m. Tác động trực tiếp đến vật bị kéo dãn ra khoảng 2cm. Lúc này, thì thế năng đàng hồi sẽ tính bằng:
Hướng dẫn giải:
Wđh= 0.5.k.x2 = 0.5.250. (200-2)2 = 0.05 (j)
Ví dụ 2: Cũng là một thanh lò xo nằm ngang có chiều dài 250N.m bị kéo dãn 2cm. Công của lực đàn hồi được tính cho lức này sẽ là bao nhiêu?
Hướng dẫn 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: Vậy nếu có của vật có được là 2kg, mà vật lại nằm dưới đáy giếng sâu 10m, g = 10m/s2.
Thì lúc này gốc thế năng tại mặt đất là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải:
A = Wt – Wt0 è Wt = m.g.z = 2.10. (-10) = -200 (J)
Bạn đang xem: Thế năng là gì? Công thức thế năng và 5 ví dụ thế năng dễ hiểu nhất
3 – Thế năng tĩnh điện
Ngoài 2 loại thế năng cơ bản là thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi ra còn một loại thế năng nữa là thế năng tĩnh điện. Vậy:
– Thế năng tĩnh điện là gì?
Thế năng tĩnh điện được xem là một lực bảo toàn dạng tĩnh điện.
– Công thức tính thế năng tĩnh điện:
Thế năng tĩnh điện được tính dựa vào công thức:
φ = q*V
Trong đó,
q là điện thế
V là điện tích của vật xác định được.
Để có thể tính được q và V thì bạn cần phải áp dụng công thức sau: F = q*E
Bạn đang xem: Thế năng là gì? Công thức thế năng và 5 ví dụ thế năng dễ hiểu nhất
Bài tập ví dụ về thế năng
Để hiểu hơn về các khái niệm thế năng là gì, thế năng trọng trường là gì, thế năng đàn hồi là gì, thế năng tĩnh điện là gì bạn có thể tham khảo các ví dụ thế năng dưới đây:
Ví dụ 1:
Bài 3 Trang 141 SGK Lý 10
Một vật có khối lượng 1,0 kg có thế năng 1,0 J đối với mặt đất. Lấy g = 9,8 m/s2. Khi đó, vật ở độ cao bao nhiêu so với mặt đất?
Hướng dẫn giải:
Ví dụ 2:
Bài 6 Trang 141 SGK Lý 10
Một lò xo có độ cứng k = 200 Nm, một đầu cố định đầu kia gắn với vật nhỏ. Khi bị lò xo nén 2 cm thì thế năng đàn hồi của hệ bằng bao nhiêu? Thế năng này có phụ thuộc khối lượng của vật không?
Hướng dẫn giải:
Ví dụ 3:
Một người có khối lượng 60kg đứng trên mặt đất và cạnh một giếng nước, lấy g = 10 m/s2.
- Tính thế năng của người đó tại vị trí A cách mặt đất 3m về phía trên và tại đáy giếng cách mặt đất 5m, lấy gốc thế năng tại mặt đất.
- Với mốc thế năng tại đáy giếng, hãy tính lại kết quả câu a
- Tính công của trọng lực nếu người này di chuyến từ đáy giếng lên độ cao 3m so với mặt đất. Nhận xét kết quả thu được.
Hướng dẫn giải:
Bạn đang xem: Thế năng là gì? Công thức thế năng và 5 ví dụ thế năng dễ hiểu nhất
Ví dụ 4:
Một học sinh lớp 10 trong giờ Vật Lý làm thí nghiệm thả một quả cầu có khối lượng 250 g từ độ cao 1,5 m so với mặt đất.
Tính độ cao của vật so với mặt đất khi vận tốc 18 km/h. Chọn vị trí thả vật làm gốc thế năng. Lấy g = 10m/s2.
Hướng dẫn giải:
Ví dụ 5:
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 trọng lượng khi nó di chuyển từ:
a. Từ A đến B.
b. Từ B đến C.
c. Từ A đến D.
d. Từ A đến E.
Hướng dẫn giải:
- Từ A đến B: ΔWt = m.g.(hB– hA ) = 2,8.10.(3- 6)= -84J
⇒ thế năng giảm.
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.
Tổng Kết
Bài viết trên TTmobile đã trình bày cho bạn hiểu về khái niệm thế năng là gì, các loại thế năng kèm ví dụ thế năng rất cụ thể rồi. Hy vọng từ những chia sẻ của bài viết sẽ giúp bạn có thêm nhiều thông tin hữu ích và hiểu hơn về khái niệm thế năng là gì. Chúc bạn có những phút giấy học tập đầy thú vị.
Rất cảm ơn bạn đã quan tâm và đọc bài.
