Công thức tính thế năng hấp dẫn hay, chi tiết hay nhất - Vật lí lớp 10
Công thức tính thế năng hấp dẫn hay, chi tiết hay nhất
Bài viết Công thức tính thế năng hấp dẫn hay, chi tiết Vật Lí lớp 10 hay nhất gồm 4 phần: Định nghĩa, Công thức, Kiến thức mở rộng và Bài tập minh họa áp dụng công thức trong bài có lời giải chi tiết giúp học sinh dễ học, dễ nhớ Công thức tính thế năng hấp dẫn hay, chi tiết.
1. Khái niệm
- Xung quanh Trái Đất tồn tại một trọng trường. Biểu hiện của trọng trường là sự xuất hiện trọng lực tác dụng lên một vật khối lượng m đặt tại một vị trí bất kì trong khoảng không gian có trọng trường.
- Thế năng hấp dẫn (thế năng trọng trường) của một vật là dạng năng lượng tương tác giữa Trái Đất và vật; nó phụ thuộc vào vị trí của vật trong trọng trường.
- Thế năng hấp dẫn là năng lượng có được khi vật ở trên cao so với mặt đất (ngay cả khi vật không chuyển động).
Cánh diều trên bầu trời, cánh diều có thế năng trọng trường.
2. Công thức
- Khi một vật có khối lượng m đặt ở độ cao z so với mặt đất (trong trọng trường của Trái Đất) thì thế năng hấp dẫn của vật được định nghĩa bằng công thức:
Wt = mgz
Trong đó: m: khối lượng của vật (kg)
g: gia tốc trọng trường (m/s2).
z: Độ cao của vật so với gốc thế năng (m)
- Thế năng ở ngay trên mặt đất bằng 0 (vì z = 0). Vì vậy, mặt đất được chọn là mốc (hay gốc) thế năng.
3. Kiến thức mở rộng
- Từ công thức trên, ta có thể tính:
+ Khối lượng của vật:
+ Độ cao của vật so với gốc thế năng:
- Liên hệ giữa biến thiên thế năng và công của trọng lực:
Khi một vật chuyển động trong trọng trường từ vị trí M đến vị trí N thì công của trọng lực của vật có giá trị bằng hiệu thế năng trọng trường tại M và tại N.
AMN= Wt1 – Wt2= ∆Wt = mgzM - mgzN
Trong đó: A12: công của trọng lực chuyển từ vị trí 1 sang vị trí 2
Wt1 – Wt2= ∆Wt : độ giảm thế năng
Chú ý: Nếu AMN > 0 thì ∆Wt > 0: thế năng của vật giảm
Nếu AMN < 0 thì ∆Wt < 0: thế năng của vật tăng
- Khi vật đi từ cao xuống thấp:
A12 > 0: công phát động, thế năng của vật giảm
- Khi vật đi từ thấp lên cao:
A12 < 0: công cản, thế năng của vật tăng
- Khi vật dịch chuyển theo quỹ đạo là đường cong kín:
A12 =0, tổng đại số công thực hiện bằng 0
4. Ví dụ minh họa
Bài 1: Một thang máy có khối lượng 1 tấn chuyển động từ tầng cao nhất cách tầng 10 60m xuống tầng thứ 10 cách mặt đất 40m. Nếu chọn gốc thế năng tại mặt đất, lấy g = 9,8m/s2. Thế năng của thang máy ở tầng cao nhất là bao nhiêu?
Lời giải
Vì gốc thế năng tại mặt đất nên khoảng cách từ thang máy khi ở tầng cao nhất đến gốc là:
Z = 60 + 40 = 100m
Thế năng của thang máy khi ở tầng cao nhất là:
Wt = mgz =1000.9,8.10 = 980000J = 980kJ.
Bài 2: Một người có khối lượng 60kg đứng trên mặt đất và cạnh một cái giếng nước, lấy g = 10 m/s2.
a. Tính thế năng của người tại A cách mặt đất 3m về phía trên và tại đáy giếng cách mặt đất 5m với gốc thế năng tại mặt đất.
b. Nếu lấy mốc thể năng tại đáy giếng, hãy tính lại kết quả câu trên
Lời giải
a. Mốc thế năng tại mặt đất
Thế năng của người tại A cách mặt đất 3m là:
WtA = mgzA = 60.10.3 = 1800(J)
Gọi B là đáy giếng thì thế năng tại đáy giếng cách mặt đất 5m là:
WtB = - mgzB = - 60.10.5 = - 3000(J)
b. Mốc thế năng tại đáy giếng:
Thế năng của người tại A cách mặt đất 3m là:
WtA = mgzA = 60.10.(3 + 5) = 4800(J)
Thế năng tại đáy giếng cách mặt đất 5m là:
WtB = mgzB = 60.10.0 = 0(J)
Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 10 quan trọng hay khác:
Sách VietJack thi THPT quốc gia 2024 cho học sinh 2k6:
Săn shopee siêu SALE :
- Sổ lò xo Art of Nature Thiên Long màu xinh xỉu
- Biti's ra mẫu mới xinh lắm
- Tsubaki 199k/3 chai
- L'Oreal mua 1 tặng 3
- Soạn Văn 12
- Soạn Văn 12 (bản ngắn nhất)
- Văn mẫu lớp 12
- Giải bài tập Toán 12
- Giải BT Toán 12 nâng cao (250 bài)
- Bài tập trắc nghiệm Giải tích 12 (100 đề)
- Bài tập trắc nghiệm Hình học 12 (100 đề)
- Giải bài tập Vật lý 12
- Giải BT Vật Lí 12 nâng cao (360 bài)
- Chuyên đề: Lý thuyết - Bài tập Vật Lý 12 (có đáp án)
- Bài tập trắc nghiệm Vật Lí 12 (70 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Lí (18 đề)
- Giải bài tập Hóa học 12
- Giải bài tập Hóa học 12 nâng cao
- Bài tập trắc nghiệm Hóa 12 (80 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Hóa (18 đề)
- Giải bài tập Sinh học 12
- Giải bài tập Sinh 12 (ngắn nhất)
- Chuyên đề Sinh học 12
- Đề kiểm tra Sinh 12 (có đáp án)(hay nhất)
- Ôn thi đại học môn Sinh (theo chuyên đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Sinh (18 đề)
- Giải bài tập Địa Lí 12
- Giải bài tập Địa Lí 12 (ngắn nhất)
- Giải Tập bản đồ và bài tập thực hành Địa Lí 12
- Bài tập trắc nghiệm Địa Lí 12 (70 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Địa (20 đề)
- Giải bài tập Tiếng anh 12
- Giải bài tập Tiếng anh 12 thí điểm
- Giải bài tập Lịch sử 12
- Giải tập bản đồ Lịch sử 12
- Bài tập trắc nghiệm Lịch Sử 12
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn Sử (20 đề)
- Giải bài tập Tin học 12
- Giải bài tập GDCD 12
- Giải bài tập GDCD 12 (ngắn nhất)
- Bài tập trắc nghiệm GDCD 12 (37 đề)
- Luyện thi đại học trắc nghiệm môn GDCD (20 đề)
- Giải bài tập Công nghệ 12