Thế năng là gì?
Thế năng là một đại lượng trong vật lý, thể hiện mang lại khả năng sinh của vật cùng nó tồn tại dưới dạng năng lượng. Hiện nay, có 2 dạng thế năng đó chính là thế năng đàn hồi với trọng trường. Mỗi loại đều tất cả những đặc điểm cùng công thức tính khác nhau.
Bạn đang xem: Công thức thế năng đàn hồi
Thế năng đàn hồi
Khi một vật bao gồm khả năng biến dạng bởi tác động làm sao đó đều tất cả khả năng sinh công. Đây được coi như một dạng năng lượng được gọi bình thường là thế năng đàn hồi. Để tính được thế năng đàn hồi trước hết mọi người phải tính được công của lực đàn hồi.
Xét một lò xo tất cả chiều là I0 với độ co cứng đàn hồi được kính bằng k. Một đầu cố định một đầu gắn vào vật, tiến hành kéo một đoạn cố định là ΔI. Lúc đó, lực đàn hồi sẽ xuất hiện trực tiếp lò xo, tác động vào vật. Độ lâu năm của lò xo sẽ được tính làI = I0 + ΔI, lực đàn hồi tác dụng vào vật theo định luật Húc sẽ là:
Nếu chọn chiều dương là chiều tăng của lò của chiều lâu năm lò xo thì sẽ là
Công thức tính lực đàn hồi đưa vật trở về vị trí của lò xo không biến dạng là:
Khi giám sát được lực đàn hồi, mọi người gồm thể áp dụng công thức sau để tính thế năng lực đàn hồi của lò xo. Công thức thế năng đàn hồi:
Wđh = 0.5.k.x2
Trong đó:
Wđh: Là thế năng đàn hồi, đơn vị là Jk: Là độ cứng của lò xo (N.m)x: Độ biến dạng của lốc xoáy (m)Bài tập vận dụng
Ví dụ 1:một lò xo nằm ngang với độ cứng k = 250 N/m, tác dụng trực tiếp khiến lò xo bị dãn ra khoảng 2cm. Lúc này, thế năng đàn hồi của nó sẽ tính ?
Giải:
Wđh = 0.5.k.x2 = 0.5.250. (200-2)2= 0.05 (j).
Ví dụ 2: Thanh lò xo nằm ngang với chiều dài k là 250N/m, lốc xoáy bị kéo dài 2cm vậy hôm nay thì công của lực đàn hồi là bao nhiêu?
Giải:
A = Wt2– Wt1= 0.5.250. (0.042– 0.022) = 0.15 (j)
Lúc này công cần kiếm tìm sẽ bằng A’ = -A = -0.15 (J)
Ví dụ 3:Nếu thế năng của vật tính được bằng 2kg, vật nằm dưới đáy giếng sâu khoảng 10m, g = 10m/s2. Bây giờ gốc thế năng tại mặt đất là bao nhiêu?
Giải:A = Wt– Wt0→ Wt= m.g.z = 2.10. (-10) = -200 (J)
Dựa vào những ví dụ trên thì tùy thuộc vào mỗi yêu thương cầu đưa ra sẽ phải áp dụng những công thức không giống nhau để có thể giám sát chính xác. Chỉ cần biết một số dữ liệu thì những dữ liệu không giống đưa ra trọn vẹn có thể đo lường và thống kê được.
Thế năng trọng trường
Trọng trường
Xung xung quanh Trái Đất luôn tồn tại một trọng trường. Biểu hiện của trọng trường là sự xuất hiện cả trọng lực tác dụng lên vật khối lượng m, được đặt tại vị trí bất kỳ trong khoảng không khí có trọng trường.
Công thức của trọng lực vào một vật gồm khối lượng m là:
Trong một khoảng không khí không vượt rộng nếu gia tốc trọng trường tại mọi điểm đều tất cả phương song song, thuộc chiều và thuộc độ lớn thì ta nói khoảng không khí đó là trọng trường là đều.
Thế năng trọng trường
Cơ năng của một vật sẽ phụ thuộc vào độ cao của vật so với mặt đất hoặc vị trí không giống được chọn làm cho mốc để tính độ cao được gọi là thế năng trọng trường cùng cũng bao gồm thể gọi là thế năng hấp dẫn. Ví dụ như viên đạn đang cất cánh hay quả mít ở bên trên cây,…
Hiểu đơn giản, thế năng trọng trường là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất cùng vật; phụ thuộc vào vị trí của vật ở trong trọng trường. Nếu chọn thế năng của vật đặt tại mặt đất bao gồm 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 đấtĐặc điểm nổi bật của thế năng trọng trường đó chính là đại lượng vô hướng, có thể rơi vào khoảng từ >0=0 hoặc t (ở A) – Wt (ở B)
Trong trường hợp vật rơi bởi lực hấp dẫn thì sẽ khiến cho hiện hiện tượng thế năng bị giảm cùng chuyển thành công xuất sắc để vật rời một bí quyết tự do. Còn trường hợp được bỏ lên trên từ mốc thế năng sẽ giúp lực ném chuyển thành công cũng cản trở trọng lực đến khi trọng lực giúp vật rơi tự do.
Bài tập vận dụng
Ví dụ 1:Một xe bao gồm khối lượng m = 2,8 kg chuyển động theo quỹ đạo cong như hình vẽ. Độ cao của những điểm A, B, C, D, E được tính đối với mặt đất với có những 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 vào trọng lượng lúc nó di chuyển:
a. Từ A đến B.
b. Từ B đến C.
c. Từ A đến D.
d. Từ A đến E.
Hướng dẫn:
a. Từ A đến B:
ΔWt= m.g.(hB- hA) = 2,8.10.(3-6)= -84J
b. 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
Ví dụ 2:Một vật gồm khối lượng 3 kg được đặt ở vị trí trong trọng trường và bao gồm thế năng tại đó Wt1= 500 J. Thả vật rơi tự bởi vì đến mặt đất bao gồm thế năng Wt2= -900 J.
a. Hỏi vật đã rơi từ độ cao như thế nào so với mặt đất.
b. Xác định vị trí ứng với mức ko của thế năng đã chọn.
c. Search vận tốc của vật khi vật qua vị trí này.
Xem thêm: Ý Nghĩa Của Tên Thảo - Ý Nghĩa Tên Thảo Là Gì
Hướng dẫn:
Theo đề bài bác có thế năng tại mặt đất là -900J => Mặt đất không được chọn có tác dụng mốc thế năng
Giả sử mốc thế năng được chọn tại vị trí O giải pháp mặt đất độ cao là h2(m)
Chọn chiều dương hướng lên trên.
=> Tổng độ cao của vật so với mặt đất là h = h1+ h2= 30 + 17 = 47(m)
b. Vị trí ứng với mốc thế năng chọn là 17(m)
c. Vận tốc tại vị trí chọn mốc thế năng