Kiến thức

Thế năng là gì? lực thế là gì? thế năng của trọng trường, thế năng đàn hồi

Thế năng là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh công của vật. Thế năng là một dạng năng lượng (năng lượng tiềm năng).
I/ Thế năng trọng trường:
1/ Khái niệm lực thế, trường trọng lực:
a/ Công của trọng lực:

thả một vật có khối lượng m ở độ cao z rơi tự do xuống mặt đất, khi chạm đất, công của trọng lực P sinh ra là

A1=P.z=mgz​

với cùng vật đó, ta cho vật trượt không ma sát trên mặt phẳng nghiêng cùng độ cao z so với mặt đất, khi đó công của trọng lực P là

A2=P1.BC=Psinα.BC=mg.BC.sinα​

[​IMG]
trong tam giác vuông BAC: z=AB=BC.sinα => A1=A2

Kết luận: nếu vật chuyển động chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì công của trọng lực không phụ thuộc vào hình dạng của đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối.

b/ lực thế và trường trọng lực
Lực thế là loại lực mà công của lực đó sinh ra không phụ thuộc vào hình dạng đường đi mà chỉ phụ thuộc vào vị trí của điểm đầu và điểm cuối trong quá trình chuyển động của vật. => trọng lực hay lực hấp dẫn của trái đất của trái đất lên các vật là lực thế.
Trường trọng lực (trọng trường): là môi trường bao quanh trái đất mà biểu hiện của nó là tác dụng lực thế lên các vật khác đặt trong đó.

2/ Thế năng trọng trường:

Thế năng của một vật trong trọng trường gọi tắt là thế năng trọng trường được xác định bằng biểu thức

W$_{t }$= mgz

Trong đó:

  • W$_{t}$: thế năng của vật trong trọng trường (J)
  • m: khối lượng của vật (kg)
  • g: gia tốc trọng trưởng (gia tốc rơi tự do) (m/s2)
  • z: độ cao của vật so với mặt đất.

Tại mặt đất z=0 => W$_{t}$=0 hay nói cách khác gốc của thế năng được chọn tại mặt đất.

3/ Liên hệ giữa biến thiên thế năng trọng trường và công của trọng lực
Thả một vật khối lượng m rơi tự do ở độ cao z1 xuống mặt đất
[​IMG]
công của trọng lực khi vật đi đến vị trí điểm B là:

A=P.s=mg.(z1 – z2)=mgz1 – mgz2=W$_{t1}$ – W$_{t2}$=ΔW$_{t}$​

ΔW$_{t}$ gọi là độ biến thiên thế năng của vật chuyển động trong trọng trường

Kết luận: Công của trọng lực trong trọng trường bằng độ biến thiên thế năng của vật khi chuyển động trong trường trọng lực.

A=mgz1 – mgz2=W$_{t1}$ – W$_{t2}$=ΔW$_{t}$​
  • Khi vật rơi tự do trong trọng trường: W$_{t1}$ > W$_{t2 }$=> ΔW$_{t}$ > 0 => A > 0 độ giảm thế năng của vật chuyển động trong trọng trường chuyển thành công phát động giúp vật rơi tự do trong trọng trường.
  • Khi vật được ném lên từ mặt đất: W$_{t1}$ < W$_{t2}$ => ΔW$_{t}$ < 0 => A < 0 => độ tăng thế năng của vật chuyển động trọng trường chuyển thành công cản tiêu hao dần phần năng lượng mà ta cung cấp cho vật ban đầu (ném lên) cho đến hết, lúc đó vật đạt độ cao cực đại rồi rơi xuống mặt đất.

II/ Thế năng đàn hồi:

Thế năng đàn hồi: là thế năng của vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi được xác định bằng biểu thức

W$_{đh }$ = [dfrac{kx^{2}}{2}]=0,5k.x2

trong đó:

  • W$_{đh}$: thế năng đàn hồi (J)
  • k: độ cứng của lò xo (N/m)
  • x: độ biến dạng của lò xo (m)

Lực đàn hồi cũng là một lực thế, công của lực đàn hồi không phụ thuộc vào đường đi chỉ phụ thuộc vào vị trí điểm đầu và điểm cuối.

Xem thêm:

Tổng hợp lý thuyết, bài tập vật lý lớp 10 chương các định luật bảo toàn

.

nguồn

vật lý phổ thông trực tuyến

Chuyên mục: Kiến thức

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Check Also
Close
Back to top button