Thế năng là gì? Những công thức tính thế năng đơn giản

Vật lý luôn là môn học đòi hỏi tính đa nhiệm cao của học sinh. Người học không chỉ thuộc công thức, biết vận dụng mà còn phải vận dụng cao. Chính vì thế, đây cũng là môn học “gây khó dễ” cho một bộ phận học sinh. Một trong những mảng kiến thức phải kể đến là thế năng. Ở bài viết này, chúng ta sẽ cùng đi tìm hiểu thế năng là gì? Bên cạnh đó, hãy cùng ReviewAZ làm những ví dụ minh họa dễ hiểu nhất. Tìm hiểu ngay bài viết dưới đây để biết thêm thông tin hữu ích.

Thế năng là gì?

Trong chương trình Vật lý 10, chắc hẳn khái niệm “thế năng” luôn là nỗi ám ảnh của khá nhiều học sinh. Tuy có khái niệm và công thức đơn giản, song, để hiểu được chúng là một điều không hề dễ.

Thế năng đơn thuần được hiểu là một đại lượng đo lường trong môn vật lý. Chúng đại diện cho khả năng sinh công của một vật. Dạng tồn tại của thế năng là năng lượng.

Hiện nay, thế năng gồm hai loại là thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. Tuy là hai khái niệm khác nhau nhưng chúng cũng có nhiều đặc điểm chung. Bên cạnh đó, thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi còn có mối quan hệ mật thiết với nhau.

Những thông tin chung về thế năng trọng trường

Thế năng trọng trường được hiểu đơn giản là trọng trường của vật nào đó. Thế năng này được tính như năng lượng của Trái đất và vật. Nơi xác định vị trí trọng trường của vật chính là nơi tồn tại của chúng.

Nếu chúng ta quy ước khi vật được đặt tại Trái đất với thế năng có khối lượng là m. Độ cao từ vị trí đặt vật so với khoảng cách trọng trường của trái đất là z. Từ đó, ta có công thức tính thế năng trọng trường vật là: Wt = m.g.z

• Trong đó:
• Wt: Thế năng trọng trường của vật được đặt tại vị trí trên trái đất z (đơn vị là Jun (J)).
• m: Khối lượng của vật (đơn vị kg).
• z: Độ cao từ vị trí của vật so với mặt đất.

Một số lưu ý về thế năng trọng trường:

• Thế năng trọng trường có đại lượng vô hướng. Có nghĩa, chúng có thể <0, =0 hoặc >0.
• Biến thiên thế năng của vật tại hai điểm chính bằng hiệu thế năng trọng trường của chúng từ điểm đầu (A) so với điểm kết thúc (B). Có thể hiểu theo công thức sau: AAB = Wt (ở A) – Wt (ở B).
• Nếu vật bị rơi bởi lực hấp dẫn của trái đất thì thế năng trọng trường của vật sẽ bị giảm. Từ đó, vật bị rơi tự do và chuyển thành công.
• Lực ném vật sẽ được chuyển thành công nếu chúng được ném từ mốc thế năng trọng trường.

Có thể bạn chưa biết: MPa và Bar là gì? Tìm hiểu công thức 1 MPa = Bar

Những thông tin chung về thế năng đàn hồi

Nếu bạn ném một vật gì đó gây biến dạng nhưng chúng được đàn hồi gần như lúc ban đầu. Đó được gọi là vật đã sinh công. Dạng năng lượng mà vật tạo ra được gọi là thế năng đàn hồi. Khác với thế năng trọng trường, để tính được thế năng đàn hồi, bạn cần tính được công của lực đàn hồi.

Để tìm ra công thức của thế năng đàn hồi, cần đưa ra các định lượng sau. Một lò xo có chiều dài ban đầu là lo và độ cứng của lò xo là k. Sau đó, cố định một đầu lò xo. Đầu lò xo còn lại kéo ra một đoạn, gọi là ∆l. Khi đó, lực đàn hồi của lò xo xuất hiện và chúng ta có công thức như sau:

Wđh = 0,5.k. x2

Trong đó:

• Wđh: Thế năng đàn hồi của vật có đơn vị là Jun (J).
• k: độ cứng của lò xo làm thí nghiệm (đơn vị N.m).
• x: độ biến dạng của lò xo so với lúc ban đầu (đơn vị m).

Có thể bạn chưa biết: 1n bằng bao nhiêu kg? Bảng quy đổi theo chuẩn quốc tế là như thế nào?

Những thông tin chung về thế năng tĩnh điện

Ở trên, chúng ta chỉ đề cập tới hai loại thế năng phổ biến là thế năng đàn hồi và thế năng trọng trường. Tuy nhiên, cũng còn một loại thế năng thứ ba là thế năng tĩnh điện.

Thế năng tĩnh điện được xem là lực tĩnh điện được bảo toàn. Công thức của thế năng vô cùng đơn giản: φ = q V.

Trong đó:

• φ : thế năng tĩnh điện (đơn vị Jun (J)).
• q: điện thế của vật.
• V: điện tích khi xác định vật.

Tuy nhiên, để tính được công thức trên, ta cần tính được điện thế của vật dưới công thức sau: F = qE. Từ đó suy ra, q = F : E.

Trên đây là các thông tin và công thức về thế năng. Bài viết này đã trả lời cho bạn về thế năng là gì? Bên cạnh đó, các công thức liên quan về thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi, thế năng tĩnh điện cũng được làm sáng tỏ. Hy vọng rằng, những thông tin của bài viết trên sẽ giúp ích tới bạn.

Có thể bạn chưa biết: CO2 là gì và có những ứng dụng thực tiễn như thế nào?