Thế năng là gì? Là một trong những đại lượng vật lý quan trọng được sử dụng rộng rãi trong đời sống và luôn tồn tại xung quanh chúng ta. Chính vì thế đã được đưa vào giảng dạy trong chương trình Vật lý 10. Cùng tìm hiểu định nghĩa, công thức trong bài viết dưới đây của mayruaxemini.vn!
Thế năng là gì? Thế năng là gì lớp 10?
Thế năng chỉ đơn thuần là một đại lượng trong môn vật lý. Đại lương này biểu hiện cho khả năng sinh công của vật trong một số điều kiện nhất định. Định nghĩa thế năng được hiểu đơn giản nhất là một dạng năng lượng, tồn tại bên trong vật thể. Đơn vị đơn vị của thế năng là J. Thế năng có 3 loại đó là:
- Thế năng đàn hồi
- Thế năng trọng trường
- Thế năng tĩnh điện
Thế năng trọng trường là gì? Công thức thế năng trọng trường
Thế năng trọng trường là gì?
Thế năng trọng trường gắn liền với trọng trường của Trái Đất.
Trọng trường là môi trường tồn tại xung quanh Trái Đất. Mọi vật thể bên trong trọng trường của Trái Đất đều bị tác động bởi lực hấp dẫn. Công thức tính trọng lượng của vật có khối lượng m đặt trong trọng trường đó là: P = m.g
Trong đó:
- P: Là trọng lượng, đơn vị N
- m: Là khối lượng của vật thể, đơn vị kg
- g: Là gia tốc rơi tự do hay gia tốc trọng trường, đơn vị m/s2
=> Thế năng trọng trường là năng lượng vật có được khi có lực hấp dẫn giữa vật và Trái Đất. Độ lớn của thế năng trọng trường sẽ phụ thuộc vào vị trí của vật thể ở bên trong trọng trường.
Công thức thế năng trọng trường
CT thế năng trọng trường như sau: Wt =m.g.z
Trong đó:
- Wt: Thế năng trọng trường của vật tại vị trí đang xét, đơn vị J
- m: Khối lượng vật thể, đơn vị kg
- z: Khoảng cách từ vật đến mốc thế năng, đơn vị m
- g: Độ lớn gia tốc rơi tự do của vật thể, đơn vị m/s2
Mốc thế năng là vị trí ban đầu của vật trong trọng trường trước khi sinh công.
Sự biến thiên hay sự thay đổi của thế năng và công của trọng lực sẽ phụ thuộc vào vị trí của vật ở các thời điểm khác nhau. Khi vật di chuyển từ vị trí M đến N thì công của trọng lực sẽ bằng hiệu thế năng giữa hai vị trí và được tính theo công thức: AMN = Wt(M) – Wt(N).
Thế năng tĩnh điện là gì? Công thức
Thế năng tĩnh điện là một trong những năng lượng được bảo toàn dưới dạng tĩnh điện. Thế năng tĩnh điện được xác định bằng công thức: = q.V
Trong đó:
- q: Là điện thế, đơn vị C
- V: Điện tích của vật đang xét, đơn vị V
Để tính được giá trị của q và V thì bạn có thể áp dụng công thức sau: F = q.E
Trong đó:
- F: Độ lớn lực điện, đơn vị N
- E: Cường độ điện, đơn vị V/m, N/C
- q: Độ lớn của điện tích thử, đơn vị C
Thế năng đàn hồi là gì? Công thức thế năng đàn hồi
Thế năng đàn hồi là gì?
Khi một vật bị biến dạng do tác động từ bên ngoài thì đều có thể sinh ra công. Đây được gọi là thế năng 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 là l. Khi kéo xuống một đoạn Δl, độ dài lò xo vào thời điểm đó l = l + Δl
Theo định luật Hooke, sẽ xuất hiện một lực đàn hồi có lớn F = k. |Δl|. Lực này tác động vào lò xo nhằm đưa lò xo về trạng thái cân bằng. Công thức của lực đàn hồi như sau: A = 12k (Δl)2
Công thức thế năng đàn hồi
Công thức tính thế năng đàn hồi của lò xo khi bị biến dạng 1 đoạn Δl là:
Wt = 12k (Δl)2
Trong đó:
- Wt: Thế năng đàn hồi, đơn vị J
- k: Độ cứng của lò xo, đơn vị N.m
- Δl: Độ biến dạng của lò xo, đơn vị m
Một số bài tập về thế năng
Bài tập 1: Hai vật có khối lượng là m và 2m đặt ở 2 độ cao lần lượt là 2h và h. Tỉ số giữa thế năng trọng trường của vật thứ nhất so với vật thứ hai là?
Gợi ý đáp án:
- Thế năng của vật thứ nhất có giá trị là: Wt1 = m.g.2.h = 2mgh
- Thế năng của vật thứ hai có giá trị là: Wt2 = m.g.2.h = 2mgh
- Tỉ số giữa thế năng trọng trường của vật thứ nhất so với vật thứ hai là: Wt1/Wt2 = 2mgh/2mgh = 1.
Bài tập 2: Một vật khối lượng là 1kg có thế năng 1J đối với mặt đất. Lấy g = 9,8 m/s2. Khi đó, vật ở độ cao bao nhiêu?
Gợi ý đáp án:
Áp dụng công thức tính thế năng trọng trường, ta được: Wt = m.g.z
=> z = Wt/m.g = 1/1.9,8 = 0,102 (m)
Bài tập 3: Lò xo có độ cứng k = 200 N/m, một đầu cố định, đầu kia được gắn với vật nhỏ. Khi lò xo bị nén 2 cm thì thế năng đàn hồi bằng bao nhiêu? Thế năng này có phụ thuộc khối lượng của vật hay không?
Gợi ý đáp án:
Thế năng đàn hồi của vật: Wđh = 12k (Δl)2 = 12 . 200. (0,02)2 = 0,04J
Thế năng này không phụ thuộc vào khối lượng của vật.
Mong rằng, các thông tin trên đây đã giúp bạn hiểu rõ về định nghĩa thế năng là gì cũng như công thức tính thế năng. Truy cập website mayruaxemini.vn để có thêm nhiều kiến thức hữu ích khác về vật lý.
