Thế năng đàn hồi là một mảng kiến thức vô cùng quan trọng trong môn học Vật lý khối THPT. Có thể thấy, trong nội dung này không phải ai cũng có thể hiểu, vận dụng khi tìm hiểu thông tin qua sách vở. Trong khuôn khổ bài viết này, Chăm sóc xe hơi sẽ tổng hợp giúp bạn hiểu rõ hơn về thế năng đàn hồi. Công thức thế năng đàn hồi dễ nhớ.
Contents
Định nghĩa thế năng đàn hồi là gì?
Trong vật lý, thế năng là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh của vật. Thế năng được tồn tại ở dưới dạng năng lượng.
Hiểu một cách ngắn gọn, thế năng chính là một dạng năng lượng khác được tồn tại khi vật đang ở một vị trí độ cao nào đó. Ví dụ như khi vật được đưa lên độ cao (h), mũi tên được trong cung đang giương hoặc một vật nào đó được gắn vào đầu một lò xo đang bị nén.
Hiện nay, thế năng được chia theo hai dạng chính là thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. Mỗi dạng thế năng đều có đặc điểm, cách tính khác nhau.
Tìm hiểu chi tiết thế năng trọng trường là gì?
Định nghĩa trọng trường là gì?
Trọng trường là gì? Xung quanh Trái Đất của chúng ta luôn tồn tại một trọng trường. Biểu hiện của trọng trường chính là sự xuất hiện cả trọng lực tác dụng lên vật có khối lượng m được đặt tại một vị trí bất kỳ trong khoảng không gian có trọng trường.
Công thức trọng lực trong một vật có khối lượng m sẽ là: 
Trong đó:
- g: là gia tốc rơi tự do hay đó chính là gia tốc trọng trường.
- m: là khối lượng của vật.
Trong một khoảng không gian không quá rộng nếu gia tốc trọng trường tại mọi điểm đều luôn có phương song song, có cùng chiều và cùng độ lớn thì người ta cho rằng khoảng không gian đó chính là trọng trường đều.
Thế năng trọng trường là gì?
Cơ năng của một vật sẽ phụ thuộc trực tiếp vào độ cao của vật so với mặt đất. Hoặc dựa trên vị trí khác được đặt chọn để làm mốc tính toán độ cao được gọi là thế năng trọng trường. Ngoài ra, người ta lý giải đây là thế năng hấp dẫn.
Ví dụ: Quả táo ở trên cây, viên đạn đang bay bay…
Một cách dễ hiểu hơn, thế năng trọng trường chính là một dạng năng lượng để tương tác giữa Trái Đất và vật. Thế năng trọng trường sẽ phụ thuộc trực tiếp vào vị trí vật trong trọng trường. Nếu chọn thế năng vật đặt ở vị trí trên mặt đất, khối lượng là m. Độ cao vị trí tương ứng trọng trường trái đất ký hiệu z. Khi đó áp dụng công thức để tính thế năng như sau: Wt= m x g x z. Trong đó, ta có:
- Wt: Thế năng của vật ở tại vị trí z, đơn vị đo thế năng là Jun (J)
- m: Khối lượng của vật, đơn vị kilogam (kg)
- z: Độ cao của vật với mặt đất
Thế năng trọng trường có điểm nổi bật chính là một đại lượng vô hướng. Thế năng có thể rơi vào khoảng từ >0=0 hoặc <0. Sự biến thiên của thế năng và công trọng lực chính là khi một vật bắt đầu di chuyển từ vị trí A cho tới vị trí B. Công trọng lực của vật sẽ được tính toán bằng hiệu điện thế năng của trọng lực tại 2 vị trí. Công thức áp dụng: AAB = Wt (ở A) – Wt (ở B)
Trong trường hợp khi vật rơi bởi lực hấp dẫn thì sẽ dẫn đến hiện hiện tượng thế năng bị giảm. Sau đó sẽ chuyển thành công để vật rời ra một cách tự do. Còn trường hợp vật được ném lên từ mốc thế năng sẽ giúp lực ném chuyển qua thành công khiến cản trở trọng lực cho đến khi trọng lực giúp vật rơi một cách tự do.
Mối liên hệ biến thiên năng và công của trọng lực
Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M tới N công của trọng lực sẽ có giá trị bằng hiệu thế năng tại vị trí M và N. Hệ quả khi đó như sau:
- Khi vật có độ giảm cao, thế năng vật giảm dẫn đến trọng lực sẽ sinh ra công dương.
- Khi vật tăng độ cao, thế năng vật khi đó tăng làm cho trọng lực sẽ sinh ra công âm.
Tìm hiểu chi tiết thế năng đàn hồi là gì?
Khái niệm:
Khi một vật có khả năng biến dạng bởi bất kỳ một tác động nào đó đều có khả năng sinh ra công. Đây chính là một dạng năng lượng được gọi chung là thế năng đàn hồi. Để tính được thế năng đàn hồi trước hết chúng ta phải tính toán được công lực đàn hồi.
Xét một lò xo có chiều là I0, độ co cứng đàn hồi được tính bằng k. Một đầu cố định, một đầu gắn vào vật. Tiến hành thao tác kéo một đoạn cố định là ΔI. Khi đó, xuất hiện lực đàn hồi trực tiếp lò xo, tác động vào vật. Độ dài của lò xo sẽ tính theo công thức : I – I0 + Đen ta I. Theo định luật Húc:
Nếu chọn chiều dương là chiều tăng của lò của chiều dài lò xo ta có là 
Công thức tính lực đàn hồi khi đưa vật trở về vị trí lò xo không bị biến dạng là: 
Khi tính toán lực đàn hồi xong, chúng ta có thể dễ dàng áp dụng công thức sau để tính thế năng đàn hồi của lò xo. Công thức tính thế năng đàn hồi:
Trong đó:
- Wđh: Thế năng đàn hồi, đơn vị là J
- k: Độ cứng lò xo (N.m)
- x: Độ biến dạng lò xo (m)
Tìm hiểu chi tiết thế năng tĩnh điện
Ngoài thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi. Trong Vật lý tự nhiên còn có thêm một loại thế năng khác đó là thế năng tĩnh điện. Loại thế năng này được xem là một dạng lực bảo toàn dưới dạng tĩnh điện. Công thức tính thế năng tĩnh điện như sau: Thế năng tĩnh điện = q x v. Trong đó, q: điện thế, v là điện tích vật được xác định. Chúng ta có thể suy ra từ công thức F= qxE để tính được điện thế, điện tích…
Thế năng đàn hồi của lò xo là gì?
Thế năng đàn hồi của lò xo là năng lượng tiềm năng lực đàn hồi được sinh ra từ lò xo. Sở dĩ, khi lò xo bị biến dạng trong giới hạn đàn hồi. Vì lực đàn hồi luôn có xu hướng lấy lại hình dạng như ban đầu. Tức là nó có thể tự dịch chuyển trạng thái như ban đầu, không bị biến dạng. Quá trình dịch chuyển đó có thể sinh năng lượng ( sinh công).
Tuy nhiên sẽ xảy ra mộ trạng thái là lò xo bị biến dạng sau đó được giữ lại cố định ở vị trí cố định mà không buông. Như vậy là không sinh công, không sinh ra năng lượng. Đây chính là dạng năng lượng tiềm năng được các chuyên gia vật lý gọi là thế năng.
Trên đây là bài tổng hợp chi tiết về thế năng, thế năng đàn hồi rất quan trọng mà các bạn học sinh cần nắm vững để vận dụng linh hoạt trong các dạng bài tập liên quan. Chăm Sóc Xe Hơi rất mong nhận được các bình luận góp ý tích cực cho bạn viết đầy đủ nhất. Hãy để lại câu hỏi này bạn cần được hỗ trợ nhé!
Tôi là Phạm Xuân Thanh – Tôi đã có kinh nghiệm hơn 3 năm review đánh giá về các loại máy móc công nghiệp, thiết bị vệ sinh công nghiệp, cách chăm sóc xe hơi. Tôi hy vọng những kiến thức mà tôi chia sẻ có thể giúp mọi người hiểu rõ hơn về các công dụng, chức năng của các loại thiết bị công nghiệp và các cách chăm sóc xe hơi này.
