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

Bạn đang có bài tập liên quan đến thế năng đàn hồi nhưng lại quên đi cách tính như thế nào. Khi nhìn một đống công thức trong sách nhưng không biết phân loại khiến bạn loay hoay mãi để tìm cách tính hợp lý. Đừng lo, bài viết này sẽ giúp bạn tìm hiểu công thức tính thế năng đàn hồi hiệu quả và nhanh chóng nhất. Hãy tập trung theo dõi bài viết dưới đây nhé.

>>>>>>Xem thêm:

• Công thức tính năng lượng E chính xác và dễ hiểu
• Công thức tính năng lượng liên kết và bài tập có lời giải

1. Tổng quan về thuật ngữ thế năng đàn hồi

Trước khi tìm hiểu về công thức tính thế năng đàn hồi thì hãy tìm hiểu sơ thuật ngữ thế năng đàn hồi là gì. Thế năng đàn hồi là một đại lượng có trong môn Vật lý, đây là một thế lực đàn hồi khi tác động lên lò xo lý tưởng. Bởi khi một vật bị biến dạng dưới một tác động nào đó sẽ sản sinh ra công và dạng năng lượng, đó người ta hay gọi với cái tên là thế năng đàn hồi. Thế năng đàn hồi được kí hiệu là Wđh và có đơn vị là Jun (J)

Ví dụ điển hình như sau: dùng một chiếc xe ép vào một lò xo lá tròn và làm lò xo biến dạng. Khi buông tay thì lò xo sẽ tác dụng lên chiếc xe và làm chiếc xe chuyển động (vì trước đó lực tác động lên lò xo khi thả sẽ đẩy xe đi)

Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào độ biến dạng của vật đó khi vật bị biến dạng càng nhiều thì thế năng đàn hồi sẽ lớn.

2. Công thức tính thế năng đàn hồi được tính như thế nào

Xét một lò xo có chiều dài là lo và có độ cứng đàn hồi kí hiệu là k. Bao gồm có một đầu cố định gắn với vào vật và tính hành thực hiện kéo vào một đoạn cố định kí hiệu  ΔI. Trong khi đó, lực đàn hồi xuất hiện trực tiếp lò xo và tác động vào vật ban đầu. Độ dài của lò xo khi đó được tính là l = l0 +  ΔI. Công thức tính lực đàn hồi khi tác dụng vào vật theo định luật Húc như sau:

Nếu chiều dương là chiều  tăng của chiều dài một lò xo thì lực sẽ như sau: 

Công thức tính lực đàn hồi đưa vật trở về vị trí ban đầu tức là không biến dạng như sau: 

Sau khi bạn tính toán được lực đàn hồi, bạn có thể áp dụng được công thức sau để tính thế năng đàn hồi của lò xo, công thức tính thế năng đàn hồi như sau:

W_đh = 0.5.k x 2

Trong đó: Wđh được gọi là thế năng đàn hồi, tính bằng đơn vị Jun 

 K là độ cứng của lò xo ( được tính bằng đơn vị N.m

X: là độ biến dạng của lò xo (được tính bằng đơn vị m)

Để dễ hiểu hơn về công thức tính thế năng đàn hồi thì hãy xem bài tập thực hành cụ thể như sau:  một lò xo thẳng có độ cứng k = 200N/m và khi lực tác động trực tiếp vào lò xo và bị kéo dãn ra khoảng 3cm. Vậy hỏi thế năng đàn hồi của lò xo thẳng đứng là bao nhiêu.

Áp dụng công thức tính thế năng đàn hồi ta có: Wđh = 0.5*k*2 = 0.5*200*(300 – 2)*2 = 0,09 (J).

3. Tại sao trong lò xo lại có thế năng đàn hồi sản sinh

Khi lò xo bị biến dạng trong giới hạn đàn hồi cho phép, do lực đàn hồi lò xo sẽ có đẩy và lấy lại hình dạng ban đầu. Lò xo sẽ tự dịch chuyển về trạng thái ban đầu và không biến dạng, trong quá trình dịch chuyển thì lò xo có thể tạo ra công (tức là năng lượng).

 Nhưng sẽ có một trạng thái đó là lò xo bị biến dạng và sau đó nó bị giữ cố định tại vị trí lò xo biến dạng trong trạng thái không buông. Tức là nó không tự sinh công và không sinh ra năng lượng. Đây là dạng năng lượng được gọi là năng lượng tiềm năng (còn gọi là dạng năng lượng dự trữ) và người ta thường gọi với cái tên là thế năng.

Tất cả mọi vật khi biến dạng đàn hồi đều sinh ra lực đàn hồi. Tuy nhiên đối với những biến dạng đàn hồi khác thì việc xác định biến dạng là rất phức tạp. Chính vì vậy, trong chương trình vật lý phổ thông lớp 10 thì các bạn chỉ nghiên cứu thế năng đàn hồi của lò xo vì lực đàn hồi của lò xo thì có thể dễ dàng xác định được chúng. 

Thế năng đàn hồi xuất hiện trong những trường hợp khi có một lực nào đó tác dụng lên vật khiến cho vật đó bị biến dạng. Ví dụ điển hình thường thấy như: chiếc lò xo bị kéo dãn, quả bóng khi rơi xuống sân, quả bóng bàn bị méo hay là chai nhựa bị bóp méo,…Tất cả những vật này khi bị lực tác động sẽ làm vật biến dạng và tạo ra thế năng đàn hồi.

Kết luận

Trên đây là toàn bộ những thông tin cần thiết đầy đủ về công thức tính thế năng đàn hồi, cụ thể là giải thích thế năng đàn hồi và những ví dụ có liên quan. Hy vọng sau bài viết này các bạn sẽ nắm rõ hơn và kỹ hơn về kiến thức vật lý để áp dụng vào bài kiểm tra thực tế. Để cập nhật những thông tin hữu ích có liên quan đến vật lý, đừng quên truy cập tại trang web này nhé.