Thế năng là gì? Tìm hiểu lý thuyết và công thức tính thế năng

Bạn có biết về khái niệm “thế năng”? Đây là một trong những kiến thức quan trọng trong môn Vật lý lớp 10. Hiểu rõ về thế năng và các công thức tính toán sẽ giúp bạn giải quyết các bài toán về động năng, thế năng và cơ năng một cách nhanh chóng và chính xác. Vậy thế năng là gì và làm thế nào để tính toán thế năng? Hãy cùng tìm hiểu ngay qua bài viết này!

Thế năng là gì?

Thế năng là một đại lượng vật lý quan trọng. Nó biểu thị khả năng sinh công của một vật trong một số điều kiện nhất định. Thế năng chính là một dạng năng lượng tồn tại bên trong vật thể. Có 3 loại thế năng phổ biến trong Vật lý lớp 10, đó là thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi và thế năng tĩnh điện.

Bạn đang xem: Thế năng là gì? Tìm hiểu lý thuyết và công thức tính thế năng

Trong chương trình Vật lý lớp 10, bạn sẽ tập trung tìm hiểu về 2 loại thế năng phổ biến hơn, đó là thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. Mỗi loại đều có khái niệm, đặc điểm và công thức tính riêng.

Thế năng trọng trường là gì? Công thức tính thế năng trọng trường

Thế năng trọng trường liên quan đến trọng trường của Trái Đất. Trước khi tìm hiểu thế năng trọng trường là gì, hãy hiểu về trọng trường của Trái Đất và tác động của nó đối với các vật thể.

Trọng trường là môi trường tồn tại xung quanh Trái Đất. Mọi vật thể bên trong trọng trường đều bị tác động bởi lực hấp dẫn (trọng lực). Công thức tính trọng lượng của một vật có khối lượng m được đặt trong trọng trường là:

P = m.g

Trong đó:

• P là trọng lượng, đơn vị đo là Newton (N)
• m là khối lượng của vật thể, đơn vị đo là kg
• g là gia tốc rơi tự do hay gia tốc trọng trường, đơn vị đo là m/s2

Thế năng trọng trường của một vật bất kỳ chính là năng lượng vật có được khi có lực hấp dẫn giữa vật và Trái Đất. Độ lớn của thế năng trọng trường phụ thuộc vào vị trí của vật thể bên trong trọng trường.

Công thức tính thế năng trọng trường của một vật thể bất kỳ có khối lượng m đặt ở vị trí cách mốc thế năng một khoảng z trong môi trường trọng trường, được tính theo công thức sau:
Wt =m.g.z

Trong đó:

• Wt là thế năng trọng trường của vật tại vị trí đang xét, đơn vị đo là J (Jun)
• m là khối lượng của vật thể, đơn vị đo là kg
• z là khoảng cách từ vật đến mốc thế năng, đơn vị đo là m
• g là độ lớn gia tốc rơi tự do của vật thể, đơn vị đo là m/s2

Mốc thế năng là vị trí ban đầu của vật trong trọng trường trước khi sinh công. Ví dụ, khi vật được ném lên không trung, lúc này, vị trí vật được ném lên chính là mốc thế năng.

Sự biến thiên hay sự thay đổi của thế năng và công của trọng lực phụ thuộc vào vị trí của vật ở các thời điểm khác nhau. Khi vật thể di chuyển từ vị trí M đến vị trí N trong trọng trường (tăng độ cao hoặc giảm độ cao), công của trọng lực sẽ bằng với hiệu thế năng giữa 2 vị trí và được tính theo công thức AMN = Wt(M) – Wt(N).

Thế năng đàn hồi là gì? Công thức tính thế năng đàn hồi

Thế năng đàn hồi là năng lượng sinh ra khi một vật bị biến dạng do lực tác động từ bên ngoài. Để hiểu thêm, hãy tưởng tượng một lò xo có một đầu cố định, một đầu gắn vào một vật có trọng lượng m. Khi lò xo bị kéo dãn một đoạn Δl, độ dài lò xo vào thời điểm đó là l = l0 + Δl.

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:

Wdh = (1/2).k.(Δl)²

Trong đó:

• Wdh là thế năng đàn hồi, đơn vị đo là J (Jun)
• k là độ cứng của lò xo, đơn vị đo là N/m
• Δl là độ biến dạng của lò xo, đơn vị đo là m

Tổng kết

Qua bài viết này, bạn đã được tìm hiểu về thế năng là gì và cách tính toán thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. Đơn giản và dễ nhớ phải không? Hy vọng kiến thức này sẽ giúp bạn nắm rõ và vận dụng tốt vào các bài tập liên quan. Đừng ngần ngại liên hệ với Izumi.Edu.VN để được tư vấn và học online nâng cao kiến thức. Chúc bạn thành công trong học tập!

Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Công thức