Trong chương trình Vật lý, thế năng là một trong những đại lượng quan trọng, được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và luôn tồn tại xung quanh chúng ta. Tuy nhiên, không phải ai cũng có thể hiểu rõ được khái niệm và công thức xác định thế năng. Bài viết sau đây sẽ tổng hợp các kiến thức cần thiết liên quan đến thế năng, giúp các em nâng cao khả năng học tập và tìm hiểu của bản thân để áp dụng trong học tập cũng như đời sống hằng ngày.
10 triệu++ trẻ em tại 108 nước đã
giỏi tiếng Anh như người bản xứ &
phát triển ngôn ngữ vượt bậc qua
các app của Monkey
Đăng ký ngay để được Monkey tư vấn sản phẩm phù hợp cho con.
Trong chương trình Vật lý, thế năng là một trong những đại lượng quan trọng, được ứng dụng rộng rãi trong đời sống và luôn tồn tại xung quanh chúng ta. Tuy nhiên, không phải ai cũng có thể hiểu rõ được khái niệm và công thức xác định thế năng. Bài viết sau đây sẽ tổng hợp các kiến thức cần thiết liên quan đến thế năng, giúp các em nâng cao khả năng học tập và tìm hiểu của bản thân để áp dụng trong học tập cũng như đời sống hằng ngày.
Thế năng là gì?
Thế năng là một đại lượng Vật Lý quan trọng, biểu hiện khả năng sản sinh ra công của một vật trong một số điều kiện nhất định. Hiểu đơn giản, thế năng chính là một dạng năng lượng tồn tại bên trong của vật thể.
Các dạng thế năng phổ biến gồm có thế năng đàn hồi của lò xo kéo dãn, thế năng hấp dẫn của một vật được xác định dựa trên khối lượng của nó và khoảng cách tình từ vị trí của nó đến trọng tâm của một vật khác và thế năng của điện tích trong điện trường.
Đơn vị của thế năng là Jun. Kí hiệu: J
Thế năng trọng trường là gì?
Định nghĩa thế năng trọng trường
Trọng trường tồn tại xung quanh Trái Đất. Trọng trường xảy ra khi xuất hiện một trong lực tác dụng lên một vật bất kỳ có khối lượng m tại một vị trí bất kỳ trong không gian tồn tại trọng trường.
Ta có biểu thức xác định trọng lực tác dụng lên một vật khối lượng m là:
P = m.g [Với P và m là 2 đại lượng vectơ, g là gia tốc trọng trường hay còn được gọi là gia tốc tự do]
Thế năng trọng trường của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa vật đó và Trái Đất. Thế năng trọng trường phụ thuộc vào độ cao tính từ vật đến mặt đất hoặc đến một vị trí bất kỳ được chọn làm mốc để tính độ cao.
Công thức tính thế năng trọng trường
Nếu tính thế năng của một vật có khối lượng m, được đặt tại vị trí có độ cao z so với mặt đất [trong trọng trường của Trái Đất], thì công thức là:
Trong đó:
Wt là thế năng của vật. Đơn vị: J
m là khối lượng của vật. Đơn vị: kg
z là độ cao tính từ vật đến mặt đất. Đơn vị: m
g là gia tốc trọng trường. Đơn vị: m/s2
Lưu ý: Thế năng trọng trường là một đại lượng vô hướng, vì vậy giá trị của nó có thể >0, =0, hoặc z=Wt/m.g=1/1.9,8=0,102 [m]
Bài 2: Trong hình dưới đây, hai vật cùng khối lượng nằm ở hai vị trí M và N sao cho MN nằm ngang. So sánh thế năng tại M và tại N.
Hướng dẫn giải:
Vì MN nằm ngang nên nếu chọn cùng 1 mốc thế năng [ví dụ tại O] thì thế năng của vật tại M và tại N là như nhau.
Bài 3: Lò xo có độ cứng k = 200 N/m, một đầu cố định, đầu kia gắn với vật nhỏ. Khi lò xo bị 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:
Thế năng đàn hồi của vật là:
Thế năng này không phụ thuộc vào khối lượng của vật.
Bài 4: Hai vật có khối lượng là m và 2m đặt ở hai 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?
Hướng dẫn giải:
Thế năng của vật 1 có giá trị là: Wt1 = m.g.2.h = 2mgh
Thế năng của vật 2 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 5: Một lò xo nằm ngang có độ cứng là k = 250 N/m. Kéo dãn lò xo ra khoảng 2cm. Lúc này, thế năng đàn hồi sẽ có giá trị bằng bao nhiêu? Công của lực đàn hồi được tính cho lức này sẽ là bao nhiêu?.
Hướng dẫn giải:
Bài 6: Một vật có khối lượng 3 kg được đặt ở vị trí trong trọng trường và có thế năng tại vị trí đó là Wt1 = 600 J. Thả vật rơi tự do đến mặt đất có thế năng Wt2 = -900 J.
a. Hỏi vật đã rơi từ độ cao nào so với mặt đất.
b. Xác định vị trí ứng với mức không của thế năng đã chọn.
c. Tìm vận tốc của vật khi vật qua vị trí này.
Hướng dẫn giải:
a. Độ cao so với vị trí chọn mốc thế năng là:
z1 = Wt1/mg = 20 [m]
Vị trí của mặt đất so với vị trí chọn mốc thế năng:
z2 = Wt2/mg = -30 [m]
Độ cao từ đso vật rơi so với mặt đất là:
z = z1+lz2l = 50 [m]
b. Vị trí ứng với mức không của thế năng được chọn cách vị trí thả vật [ở phía dưới vị trí thả vật] 20m và cách mặt đất [ở phía trên mặt đất] 30m
c. Vận tốc của vật khi đi qua vị trí được chọn làm gốc thế năng là:
Lời kết:
Trên đây là toàn bộ kiến thức liên quan đến bài học Thế năng [Vật lý 10]. Hy vọng với các kiến thức mà Monkey đã cung cấp, các em có thể hiểu rõ hơn về định nghĩa và công thức xác định thế năng để áp dụng thật tốt vào bài làm cũng như ứng dụng được trong đời sống thực tế.