Năng lượng tiềm năng là gì? Các loại và Công thức

Thế năng trong vật lý được chia thành một số phân nhóm: Một vật có thể có thế năng theo khoảng cách của nó với một vật khác, hoặc nó có thể có thế năng do tích điện, ứng suất bên trong bản thân hoặc do một yếu tố khác. Theo định nghĩa, nó được thể hiện là “tiềm năng” để có thể làm việc.

Điều quan trọng là phải nhận thức điều này một cách khái niệm. Bởi vì nó có thể được nhìn nhận có phần khác và trừu tượng hơn so với các định nghĩa vật lý khác. Ý nghĩa mà chúng tôi gắn với từ “tiềm năng” là rất quan trọng ở đây. Nó được định nghĩa là “ẩn, chưa được tiết lộ, ẩn” hoặc “sẵn sàng để sử dụng” trong TDK, và nó có một ý nghĩa rất gần gũi trong vật lý. Trên thực tế, có thể hữu ích hơn nếu chúng ta cung cấp cho nó một ý nghĩa bên trong chúng ta bằng cách xem nó là gì, trước khi cho nó một ý nghĩa bằng các định nghĩa. Để làm được điều này, chúng ta cần xem nó có những định nghĩa gì.

Các dạng thế năng:

  • Lực hấp dẫn… (trường hợp đặc biệt)
  • Lực hấp dẫn…
  • Thế năng lò xo… (thế năng đàn hồi)
  • Điện tích…
  • Tiềm năng hạt nhân…
  • Tiềm năng liên phân tử…

Chúng ta thường ký hiệu chữ U hoặc chữ V, nhưng bạn cũng có thể xem nó theo cách khác. Một ký hiệu phổ biến khác là E p , được ưu tiên sử dụng đặc biệt ở các trường trung học . Ở đây, E biểu thị năng lượng, trong khi chỉ số phụ p ngụ ý rằng nó là tiềm năng.

Năng lượng tiềm năng hấp dẫn

Điều quan trọng là phải phân biệt giữa lực hấp dẫn và lực hút. Từ trái đất được sử dụng cho Trái đất trong thiên văn học . Do đó, khi chúng tôi nói lực hấp dẫn, chúng tôi muốn nói đến lực hút của Trái đất . Trong trường hợp này, lực hấp dẫn là một trường hợp đặc biệt của lực hấp dẫn. Hãy bỏ túi điều này.

Nếu chúng ta cầm một quả bóng trong tay, nâng nó lên một độ cao nhất định và thả ra, chắc chắn quả bóng sẽ bắt đầu rơi xuống đất. Điều này là do mặt đất tác dụng một lực hấp dẫn mg lên quả bóng . Nói cách khác, lực hấp dẫn tác dụng lên quả bóng, làm tăng động năng của vật. Động năng thu được thực sự đến từ thế năng trọng trường (ở trạng thái nghỉ) của quả bóng trước khi nó bắt đầu rơi. Nói cách khác, thế năng trọng trường của quả cầu ban đầu biến thành động năng theo thời gian.

Tin liên quan:   Doravmon có nghĩa là gì?

Công thức thế năng hấp dẫn (Ug ) được biểu diễn như sau.

công thức thế năng hấp dẫn mgh

Ở đây mg là lực do mặt đất tác dụng. Nhớ rằng g là gia tốc do trọng trường ( F = m a = m g ). H trong công thức là chiều cao, hay nói chung là khoảng cách. Bạn cũng có thể xem nó là x, y, z hoặc một cái gì đó khác, không phải h, bất kể chúng ta gọi nó là gì. Những gì có nghĩa là ở đây là khoảng cách từ điểm tham chiếu. Điểm này rất quan trọng vì thế năng có thể thay đổi tùy theo định nghĩa của hệ. Nếu bạn bắt đầu (tham chiếu) mái của một tòa nhà chứ không phải vị trí, bạn sẽ đến một giá trị khác. Nhưng vì chúng có thể được chuyển đổi lẫn nhau, kết quả không bị ảnh hưởng. Chỉ cần cẩn thận chọn các định nghĩa bạn thực hiện tốt và không quên chúng.

Nếu chúng ta nhớ lại công được thực hiện bởi lực hấp dẫn và định lý năng lượng làm việc; Chúng ta có thể biểu thị công được thực hiện bởi lực hấp dẫn dưới dạng thế năng hấp dẫn.

thế năng hấp dẫn mgh

Cho quả cầu hạ độ cao y s sau một khoảng thời gian nhất định kể từ độ cao yi. Giả sử rằng tại thời điểm này vẫn còn độ cao y s so với mặt đất và cho y i -y s = h. Trong trường hợp này, quả bóng đã được dịch chuyển bởi h . Vì vậy, công việc được thực hiện bởi trọng lực sẽ như sau.

công việc được thực hiện bởi trọng lực và công thức thế năng

Chúng ta đã thảo luận về dấu hiệu tiêu cực ở đây, nếu bạn nhớ, về công việc là gì. Nếu chúng ta nâng một vật lên khỏi mặt đất, lực mà chúng ta tác dụng sẽ thực hiện công + mgh, trong khi trọng lực đang làm công việc -mgh.

Lúc này, bạn nghĩ đến câu hỏi sau: Điều gì sẽ xảy ra nếu vật không chuyển động thẳng đứng mà chuyển động cả theo phương thẳng đứng và phương ngang, như trong chuyển động bắn xiên ? Trên thực tế, câu trả lời đã có trong thông tin trước đó, và nếu nó vẫn khiến bạn bối rối, bạn có thể chưa hiểu hết nó là gì. Đó là lý do tại sao điều quan trọng là phải hiểu các khái niệm cơ bản trong vật lý. Quay trở lại câu hỏi, chúng ta thấy rằng chuyển động ngang không góp phần vào điều này, bởi vì trọng lực không thực hiện bất kỳ công việc nào theo hướng đó. Vì vậy, chúng tôi sẽ vẫn đi đến cùng một công thức.

Do đó, công do lực hấp dẫn thực hiện lên một vật bằng âm của sự thay đổi thế năng trọng trường của hệ. Điều quan trọng cần thấy là sự phủ định ở đây thực sự là do -mg về mặt toán học. Đó là lý do tại sao sự thay đổi mà chúng tôi xác định là dấu trừ cuối cùng đầu tiên âm, bởi vì định nghĩa thực sự trở thành dấu trừ đầu tiên kết thúc (do phép nhân trừ trong -mg). Nếu chúng ta tóm tắt những gì chúng ta đã nói về mặt toán học, chúng ta có thể diễn đạt nó như sau.

Tin liên quan:   Hệ sinh thái ven biển - Đặc điểm, Thành phần và Chức năng

làm việc dạng năng lượng tiềm năng

Lưu ý rằng chúng tôi đã bỏ qua ma sát do không khí gây ra trong các phép tính chúng tôi thực hiện ở đây.

Năng lượng tiềm năng hấp dẫn

Chúng ta biểu diễn thế năng hấp dẫn từ lực hút giữa hai khối lượng. Thực tế, biểu thức mgh là một trường hợp đặc biệt của biểu thức tổng quát này. Do đó , đối với những tình huống diễn ra trên Trái đất , chúng ta còn gọi biểu thức này là thế năng hấp dẫn.

Biểu thức tổng quát cho thế năng hấp dẫn, chúng ta có thể tính như công do trọng lực thực hiện khi một khối lượng được đưa đến một khoảng cách r từ vô cùng. Nó được đưa đến từ vô cùng bởi vì lực hấp dẫn bằng 0 ở vô cùng.

công do khối lượng mang lại từ vô cực, thế năng hấp dẫn

Ở đây , F là biểu thức F = Gm 1 m 2 / r 2 , là lực hấp dẫn giữa hai vật . Do đó, khi tích hợp sẽ đạt được dạng tổng quát sau.

công thức thế năng hấp dẫn giữa hai vật

Quan trọng : Tại thời điểm này, cần phải làm rõ một tình huống khái niệm, đó là lực hấp dẫn và lực hấp dẫn không giống nhau. Thật không may, nhiều người sử dụng nó thay thế cho nhau và nó gây ra sự nhầm lẫn về khái niệm. Từ địa điểm là một khái niệm chúng tôi sử dụng cho Trái đất . Vì vậy, lực hấp dẫn thực sự được sử dụng để biểu thị lực hấp dẫn của Trái đất . Khi chúng ta nói lực hấp dẫn, chúng ta đang nói về lực hấp dẫn của bất kỳ vật thể nào, tức là một tình huống chung. Nói cách khác, lực hấp dẫn là một trường hợp đặc biệt của lực hấp dẫn.

Năng lượng tiềm năng mùa xuân (Năng lượng tiềm năng đàn hồi)

Thế năng lò xo là thế năng được tích lũy trong lò xo khi chúng ta nén nó một lượng nhất định. Bạn cũng có thể xem đây là thế năng đàn hồi trong một số nguồn. Bởi vì loại hành vi này dựa trên nguyên tắc nén, kéo căng hoặc kéo căng của các cơ thể mềm dẻo.

Nếu ta nén một lò xo từ vị trí x s đến vị trí x i thì công của lò xo sẽ ​​như sau.

công thức làm việc của anh ấy là thế năng mùa xuân

Vì vậy, công thức cho thế năng lò xo hoặc thế năng đàn hồi sẽ như sau.

Tin liên quan:   10 loại đất cho nông nghiệp và trồng rừng
công thức tính thế năng lò xo công thức tính thế năng đàn hồi

Điểm chúng ta đề cập ở đây là thời điểm mà lò xo ở trạng thái tự do. Nói cách khác, nếu chúng ta nén hoặc kéo căng lò xo, một thế năng sẽ tích tụ trong lò xo. Nếu ta gắn một vật vào đầu lò xo này rồi dãn hoặc nén thì vật sẽ chuyển động và thu được động năng khi ta thả lò xo. Vì vậy, giống như trong thế năng hấp dẫn, ở đây nó cũng sẽ chuyển thành động năng.

Một điểm cần lưu ý ở đây là điện thế này sẽ luôn dương vì biểu thức x 2 . Trong khi, thế năng hấp dẫn không nhất thiết phải như vậy.

Năng lượng tiềm năng điện

Hạt mang điện tích q có thế năng phụ thuộc vào vị trí của nó trong điện trường. Cũng giống như trong các ví dụ khác, năng lượng này có thể được chuyển đổi thành động năng. Để minh họa, nếu một hạt có điện tích dương q 1 đến gần hạt mang điện tích dương q 2 , thì giữa chúng sẽ xuất hiện lực đẩy và do đó chúng có thế năng điện.

công thức thế năng điện

Tương tác của các hạt mang điện với nhau rất giống với lực hấp dẫn và giống nhau về mặt toán học. Phép tương tự của Newton với lực hấp dẫn chắc chắn đã thu hút sự chú ý của bạn. Trong khi có biểu thức Gm 1 m 2 / r, có biểu thức kq 1 q 2 / r. Trong đó G là hằng số hấp dẫn của Newton; k là hằng số Coulomb . Hai khối lượng và hai điện tích và khoảng cách giữa chúng … Nó chắc chắn giống như một sự chuyển thể của cùng một phương trình. Điều này là do hai lực lượng thể hiện sự giống nhau về hành vi. Tất nhiên, những điểm tương đồng như vậy đã chiếm tâm trí của các nhà vật lý trong nhiều năm. Đó là lý do tại sao điều quan trọng là bạn phải nhận thấy những điểm tương đồng này và suy nghĩ về chúng.

Tình huống này cũng giúp chúng ta làm thế nào chúng ta có thể thực sự đạt được tiềm năng điện. Không nghi ngờ gì nữa, biểu thức này cũng bằng 0 ở khoảng cách vô hạn. Vì vậy, chúng ta có thể biểu diễn tiềm năng của chính nó như sau.

công thức điện thế

Tại thời điểm này, chúng ta cần thực hiện một cuộc điều tra để hiểu rõ hơn những gì chúng ta đã học được. Bạn có nghĩ rằng các tiềm năng ở đây là một trường vô hướng hay một trường vectơ? Có thể có một thế năng vectơ, và nếu vậy, điều gì sẽ xảy ra? Chúng ta có thể thể hiện điều gì trong tự nhiên với những thứ này? Chính xác tại thời điểm này, chúng ta cần bắt đầu suy nghĩ về những “lĩnh vực” này.

Leave a Comment