Trong chương trình Vật lý lớp 10, kiến thức về "thế năng" được coi là rất quan trọng. Hiểu rõ về thế năng và các công thức tính toán có thể giúp các em học sinh giải quyết các bài toán liên quan đến động năng, thế năng và cơ năng một cách nhanh chóng và chính xác. Vậy, thế năng là gì? Và công thức tính thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi như thế nào? Hãy cùng Team Marathon Education tìm hiểu ngay những kiến thức này qua bài viết dưới đây.
Thế năng là gì?
Thế năng là một đại lượng vật lý quan trọng, biểu hiện khả năng sinh công của một vật trong một số điều kiện nhất định. Nói một cách đơn giản, thế năng chính là một dạng năng lượng tồn tại bên trong vật thể. Có 3 loại thế năng phổ biến: thế năng trọng trường, thế năng đàn hồi và thế năng tĩnh điện. Tuy nhiên, trong chương trình Vật lý lớp 10, chúng ta sẽ tập trung tìm hiểu về 2 loại thế năng phổ biến nhất là thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi.
Thế năng trọng trường là gì?
Thế năng trọng trường gắn liền với trọng trường của Trái Đất. Trước khi tìm hiểu về thế năng trọng trường là gì, hãy hiểu rõ về "trọng trường". Trọng trường là môi trường tồn tại xung quanh Trái Đất. Mọi vật thể bên trong trọng trường của Trái Đất đều bị tác động bởi lực hấp dẫn (trọng lực). Công thức tính trọng lượng của một vật có khối lượng m được đặt trong trọng trường là P = m.g.
Thế năng trọng trường của một vật thể bất kỳ được tính theo công thức Wt = m.g.z, trong đó:
- Wt là thế năng trọng trường của thể vật tại vị trí đang xét, đơn vị đo là J (Jun)
- m là khối lượng của vật thể, đơn vị đo là kg
- z là khoảng cách từ vật đến mốc thế năng, đơn vị đo là m
- g là độ lớn gia tốc rơi tự do của vật thể, đơn vị đo là m/s²
Mốc thế năng là vị trí ban đầu của vật trong trọng trường trước khi sinh công. Ví dụ như khi vật được ném lên không trung, lúc này, vị trí vật được ném lên chính là mốc thế năng. Thế năng trọng trường có thể có giá trị dương, bằng 0 hoặc âm, tùy thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.
Thế năng đàn hồi là gì?
Thế năng đàn hồi là năng lượng sinh ra khi một vật bị biến dạng do lực tác động từ bên ngoài. Khi vật được đưa trở lại trạng thái ban đầu, năng lượng này được giải phóng dưới dạng thế năng đàn hồi. Chẳng hạn, khi chúng ta kéo dãn một lò xo, năng lượng sinh ra do đàn hồi của lò xo chính là thế năng đàn hồi.
Công thức tính thế năng đàn hồi khi một lò xo bị biến dạng một đoạn Δl được tính bằng công thức Wdh = 1/2.k.(Δl)², trong đó:
- Wdh là thế năng đàn hồi, đơn vị đo là J (Jun)
- k là độ cứng của lò xo, đơn vị đo là N/m
- Δl là độ biến dạng của lò xo, đơn vị đo là m
Bài tập vận dụng
Để vận dụng kiến thức về thế năng, hãy thử làm qua các bài tập sau đây:
Bài tập 1 (Bài 3 Trang 141 SGK Lý 10)
Một vật có khối lượng 1,0 kg có thế năng 1,0 J đối với mặt đất. Lấy g = 9,8 m/s². Khi đó, vật ở độ cao bao nhiêu so với mặt đất?
Lời giải:
...
Bài tập 2 (Bài 6 Trang 141 SGK Lý 10)
Một lò xo có độ cứng k = 200 N/m, một đầu cố định đầu kia gắn với vật nhỏ. Khi bị lò xo nén 2 cm thì thế năng đàn hồi của hệ bằng bao nhiêu? Thế năng này có phụ thuộc khối lượng của vật không?
Lời giải:
...
Hãy thử làm các bài tập còn lại và tìm hiểu thêm về thế năng trong vật lý lớp 10. Hy vọng bài viết này giúp các em nắm rõ kiến thức này và vận dụng tốt vào các bài tập liên quan. Đừng ngần ngại liên hệ với Marathon Education nếu bạn cần hỗ trợ về việc học online nâng cao kiến thức. Chúc các em thành công trong học tập và đạt được kết quả cao trong các bài kiểm tra và kỳ thi sắp tới!
