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

Logo sieusach

Khái niệm thế năng đàn hồi là gì?

Trong vật lý, thế năng là một đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của vật. Thế năng thường được tồn tại ở dưới dạng năng lượng.

Nói một cách dễ hiểu hơn thì thế năng chính là một dạng năng lượng khác được tồn tại lúc vật đang ở một vị trí độ cao nào đó.

Ví dụ như lúc vật được đưa lên ở độ cao (h), mũi tên trong cung đang giương hoặc một vật nào đó được gắn vào đầu của một lò xo đang bị nén.

Hiện nay, thế năng được chia thành hai dạng chính đó là thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. Mỗi dạng thế năng đều với mỗi đặc điểm và cách tính khác nhau.

Tìm hiểu yếu tố về thế năng trọng trường

Khái niệm trọng trường là gì?

Trọng trường là gì? Sở hữu thể bạn chưa biết, xung quanh Trái Đất của chúng ta luôn tồn tại một trọng trường. Biểu hiện của trọng trường đó là sự xuất hiện cả trọng lực tác dụng lên vật với khối lượng m được đặt ở một vị trí bất kỳ trong khoảng ko gian với trọng trường.

Công thức trọng lực của một vật với khối lượng m sẽ là: 1

Trong đó:

  • g: là gia tốc rơi tự do hay đó chính là gia tốc của trọng trường.
  • m: chính là khối lượng của vật thể

Ở trong một khoảng ko gian ko quá rộng nếu gia tốc trọng trường tại mọi điểm đều luôn với phương tune tune, cùng chiều và với cùng độ to thì người ta cho rằng khoảng ko gian đó chính là trọng trường đều.

Thế năng trọng trường là gì?

Cơ năng của một vật nào đó sẽ phụ thuộc trực tiếp vào độ cao của vật so với mặt đất. Hoặc dựa vào vị trí khác được đặt sắm để làm mốc tính toán độ cao được gọi là thế năng trọng trường. Ngoài ra, người ta còn lý giải đây là thế năng quyến rũ.

Ví dụ: Viên đạn đang bay hay quả táo ở trên cây, phi cơ đang bay, diều đang bay, viên đạn đang bay, mây…

Nói một cách dễ hiểu hơn, thế năng trọng trường chính là một dạng năng lượng để tương tác giữa Trái Đất và những vật.

Thế năng của trọng trường sẽ phụ thuộc trực tiếp vào vị trí vật ở trong trọng trường. Nếu sắm thế năng vật đặt ở vị trí trên mặt đất và với khối lượng là m. Độ cao vị trí tương ứng trọng trường trái đất được ký hiệu z. Lúc đó ứng dụng công thức để tính thế năng như sau: Wt= mgz.

Trong đó, ta với:

  • Wt: Thế năng của vật nằm tại vị trí z, đơn vị để đo thế năng là Jun (J)
  • m: Khối lượng của vật, đơn vị là kilogam (kg)
  • z: Độ cao của vật so với mặt đất

Thế năng trọng trường với điểm vượt trội đó chính là một đại lượng vô hướng. Thế năng với thể rơi vào khoảng từ >0, <0 và cũng với thể =0. Sự biến thiên của thế năng và công trọng lực chính là lúc một vật nào đó khởi đầu di chuyển từ vựng trí A cho tới vị trí B.

Lúc đó, công trọng lực của vật sẽ được tính toán bằng hiệu điện thế của trọng lực tại 2 vị trí. Công thức ứng dụng đó là: AAB = Wt (ở A) – Wt (ở B)

Nếu trong trường hợp lúc vật rơi bởi lực quyến rũ thì sẽ dẫn tới hiện hiện tượng thế năng bị giảm. Sau đó sẽ chuyển thành công để vật với thể rời ra một cách tự do.

Còn ở trong trường hợp vật được ném lên từ mốc thế năng sẽ giúp lực ném chuyển qua thành công khiến cho cản trở trọng lực tới lúc trọng lực giúp vật rơi một cách tự do.

Mối liên hệ biến giữa thế năng và công của trọng lực

Lúc một vật di chuyển trong trọng trường ở tử vị trí M tới N công của trọng lực sẽ với giá trị bằng với hiệu thế năng tại vị trí M và N. Hệ quả lúc đó như sau:

  • Lúc vật với độ giảm cao, thế năng của vật giảm dẫn tới trọng lực sẽ sinh ra sức dương.
  • Lúc vật tăng độ cao, thế năng vật lúc đó tăng lên làm cho trọng lực sẽ sinh ra sức âm.

Tìm hiểu yếu tố về loại thế năng đàn hồi

Khái niệm thế năng đàn hồi

Lúc một vật với khả năng biến dạng bởi bất kỳ một tác động nào đó thì sẽ đều với khả năng sinh ra sức. Đây chính là một dạng năng lượng được gọi tên chung là thế năng đàn hồi. Muốn tính được thế năng đàn hồi trước hết chúng ta phải tính toán được công của lực đàn hồi.

Công thức tính thế năng đàn hồi

Xét một lò xo với chiều là I0, độ co cứng đàn hồi được tính bằng con số okay bất kỳ. Một đầu giữ nhất quyết, một đầu gắn vào vật. Khởi đầu tiến hành thao tác kéo một đoạn nhất quyết là ΔI. Lúc đó sẽ xuất hiện lực đàn hồi trực tiếp lò xo, tác động vào vật. Độ dài của lò xo sẽ được tính theo công thức : I – I0 + Đen ta I. Theo định luật Húc, ta với:

  • Nếu sắm chiều dương là chiều tăng của lò của chiều dài lò xo ta với công thức là: 2
  • Công thức để tính lực đàn hồi lúc đưa vật trở về vị trí lò xo ko bị biến dạng là:3
  • Lúc đã tính toán lực đàn hồi xong, chúng ta với thể dễ dàng ứng dụng công thức sau để tính được thế năng đàn hồi của lò xo. Công thức tính thế năng đàn hồi như sau:4

Trong đó:

  • Wđh: Thế năng đàn hồi, đơn vị J
  • okay: Độ cứng lò xo (N.m)
  • x: Độ biến dạng lò xo (m)

Vì sao trong lò xo lại với thế năng?

Lúc lò xo bị biến dạng trong giới hạn đàn hồi, do lực đàn hồi lò xo sẽ với xu thế lấy lại hình dạng ban sơ. Lò xo với thể tự dịch chuyển về trạng thái ban sơ (ko biến dạng) quá trình dịch chuyển với thể tạo nên công (năng lượng). Thế nhưng, với một trạng thái đó là lò xo bị biến dạng sau đó bị giữ nhất quyết tại vị trí lò xo biến dạng mà ko buông. Tức thị nó ko tự sinh công (ko sinh ra năng lượng). Dạng năng lượng ở đây là một dạng năng lượng tiềm năng (dạng năng lượng dự trữ) và ta thường gọi nó với loại tên đó là thế năng.

Tất cả mọi vật với biến dạng đàn hồi đều sinh ra lực đàn hồi. Tuy nhiên đối với những biến dạng đàn hồi khác việc xác định lực rất phức tạp. Vì vậy, trong chương trình vật lý phổ thông, khách hàng chỉ nghiên cứu thế năng đàn hồi của lò xo vì lực đàn hồi của lò xo với thể dễ dàng xác định được.

Bài tập ví dụ

Ví dụ: Nếu thế năng của một vật tính được bằng 2kg, vật nằm dưới đáy giếng sâu khoảng 10 mét, g = 10m/s2. Lúc này gốc thế năng tại mặt đất bằng bao nhiêu?

Giải: A = Wt – Wt0 mà Wt = m.g.z = 2.10. (-10) = -200 (J)

Tìm hiểu yếu tố thế năng tĩnh điện

Ngoài thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi thì trong vật lý còn với một loại thế năng nữa đó là thế năng tĩnh điện. Loại thế năng này được xem như là một dạng lực bảo toàn dưới dạng tĩnh điện. Công thức để tính thế năng tĩnh điện như sau: φ= qv

Trong đó:

  • q: là điện thế
  • v là điện tích của vật được xác định.

Chúng ta với thể suy ra từ công thức F= qxE để với thể tính được điện thế, điện tích,…

Bài viết trên đây của chúng tôi đã tổng hợp yếu tố những tri thức liên quan tới thế năng đàn hồi. Nếu như bạn muốn với thêm những bài học có ích về lĩnh vực khoa học vật lí, hãy nhớ luôn theo dõi những bài đăng tiếp theo trên web site của bloghong.com nhé! Xin cảm ơn!

Xem thêm:

  • Cơ năng là gì? Công thức và định luận bảo toàn cơ năng
  • Lực ma sát là gì? Lực ma sát với tác dụng gì?
  • Ứng suất là gì? Nguyên nhân tạo ra ứng suất
  • Momen xoắn là gì? Ý nghĩa đại lượng momen xoắn
  • Công suất phản kháng là gì? Khái niệm công suất phản kháng Q