Thế năng là một trong những kiến ​​thức quan trọng nhất trong chương trình học vật lý lớp 10. Kiến thức về thế năng và các công thức tính  sẽ giúp các em  giải nhanh và chính xác các bài toán về động năng, thế năng và cơ năng. Vậy thế năng là gì? Công thức của thế năng trọng trường và đàn hồi là gì? Hãy cùng Team Marathon Education tìm hiểu ngay kiến ​​thức này qua bài viết dưới đây nhé.

Thế năng là gì?

Trong chương trình vật lý lớp 10, các em chỉ tập trung tìm hiểu về hai dạng thế năng thường gặp. Đó là thế năng hấp dẫn và thế năng đàn hồi. Mỗi loại  có khái niệm, đặc điểm và công thức tính toán riêng.

Thế năng trọng trường là gì? Công thức tính thế năng trọng trường

Khái niệm thế năng trọng trường

Trọng trường là môi trường tồn tại xung quanh trái đất. Bất kỳ vật thể nào nằm trong lực hút của Trái đất đều nhận được tác dụng của lực hấp dẫn (lực hấp dẫn). Công thức tính trọng lượng của một vật  khối lượng m  trong trọng trường: 

 P = m.g  

 Trong đó: 

 P là trọng lượng, đơn vị đo là Newton (N) còn 

 m là khối lượng của vật, đơn vị đo là kg là 

 g  gia tốc rơi tự do hay gia tốc trọng trường, đơn vị đo là m / s2 

 Từ đó ta có thể định nghĩa thế năng trọng trường của một vật  là năng lượng vật có được khi có lực hấp dẫn giữa vật và trái đất. Độ lớn của thế năng trọng trường phụ thuộc vào vị trí của vật thể trong trọng trường.

Công thức tính thế năng trọng trường

Thế năng trọng trường của một vật thể bất kỳ có khối lượng m đặt ở vị trí cách mốc thế năng một khoảng z trong môi trường trọng trường, được tính theo công thức sau:

Wt =m.g.z

Sự thay đổi hay biến thiên của thế năng và công của trọng lực phụ thuộc vào vị trí của vật ở những thời điểm khác nhau. Khi vật  chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N  (tăng  hoặc giảm độ cao) thì công của trọng trường bằng  hiệu thế năng giữa hai vị trí và được tính bằng công thức AMN = Wt (M) - Wt (N).

Thế năng đàn hồi là gì? Công thức tính thế năng đàn hồi

Khái niệm thế năng đàn hồi

Một vật bị biến dạng do ngoại lực  và công thực hiện. Năng lượng sinh ra được gọi là thế năng đàn hồi.

Hãy tưởng tượng một lò xo có một đầu cố định và đầu kia gắn với vật khối lượng m. Lò xo có độ cứng k và  chiều dài tự nhiên l. Khi bị  dãn một đoạn Δl thì chiều dài của lò xo tại thời điểm đó là l = l + Δl.Khi đó, theo định luật Hooke phát sinh lực đàn hồi có độ lớn  F = k.Δl. Lực này tác dụng vào lò xo để lò xo  cân bằng.Công của lực đàn hồi này  được tính theo công thức:

A=12(Δl)2

Công thức tính thế năng đàn hồi

Công thức tính thế năng đàn hồi khi lò xo bị biến dạng một đoạn Δl là:

Wt=12(Δl)2

Wt là thế năng đàn hồi, đơn vị đo là J (Jun)

k là độ cứng của lò xo, đơn vị đo là N.m

∆l là độ biến dạng của lò xo, đơn vị đo là m