Bạn có bài tập tính thế năng đàn hồi nhưng không biết cách tính như thế nào? Vậy thế năng đàn hồi là gì? Công thức tính thế năng đàn hồi như thế nào? Tất cả sẽ được điện máy Sharp Việt Nam chia sẻ chi tiết trong bài viết dưới đây

Thế năng đàn hồi là gì?

Thế năng đàn hồi là thế năng lực đàn hồi của lò xo lý tưởng. Bởi khi một vật bị biến dạng do một tác động nào đó đều có thể sinh công và dạng năng lượng đó được xem là thế năng đàn hồi. Kí hiệu là Wđh, có đơn vị là Jun (J)

Ví dụ: Dùng một xe ép vào lò xo lá tròn, làm lò xo biến dạng, khi buông tay thì lò xo tác dụng làm xe chuyển động.

cong-thuc-tinh-the-nang-dan-hoi

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

Ví dụ: Lò xo bị nén có thế năng đàn hồi, lò xo bị nén càng nhiều thì công do lò xo sinh ra càng lớn, nghĩa là thế năng đàn hồi của lò xo càng lớn.

cong-thuc-tinh-the-nang-dan-hoi-1

Công thức tính thế năng đàn hồi

Xét một lò xo có chiều là I0 với độ co cứng đàn hồi được kính bằng k. Một đầu cố định một đầu gắn vào vật, tiến hành kéo một đoạn cố định là ΔI. Khi đó, lực đàn hồi sẽ xuất hiện trực tiếp lò xo, tác động vào vật.

Độ dài của lò xo sẽ được tính là I = I0 + ΔI, lực đàn hồi tác dụng vào vật theo định luật Húc sẽ là: |F| = k|Δl|

Nếu chọn chiều dương là chiều tăng của lò của chiều dài lò xo thì sẽ là: F = -kΔl

Công thức tính lực đàn hồi đưa vật trở về vị trí của lò xo không biến dạng là: A= ½k(Δl)2

Khi tính toán được lực đàn hồi, mọi người có thể áp dụng công thức sau để tính thế năng lực đàn hồi của lò xo. Công thức thế năng đàn hồi là: Wđh = ½kx2. Trong đó:

  • Wđh: thế năng đàn hồi (J).
  • k: độ cứng của lò xo (N/m).
  • x: Độ biến dạng của lò xo (m)

Tham khảo thêm: Động năng là gì? Công thức tính động năng chính xác 100% [VD]

Bài tập tính thế năng đàn hồi

Cho một lò xo nằm ngang ở trạng thái ban đầu không bị biến dạng. khi tác dụng một lực F= 3N kéo lò xo cùng theo phương nằm ngang, ta thấy nó dãn được 2cm.

a) Tìm độ cứng của lò xo.

b) Xác định giá trị thế năng đàn hồi của lò xo khi nó dãn được 2cm

c) Tính công do lực đàn hồi thực hiện khi lò xo được kéo dãn thêm từ 2cm đến 3,5cm. công này dương hay âm? Giải thích ý nghĩa. Bỏ qua mọi lực cản

Lời giải:

a) Từ công thức │F│= kx ⇒ k = |F|/x = 3 : 0,05 = 150 N/m

b) Áp dụng công thức tính thế năng đàn hồi ta có:

Wđh = ½kx2 = ½.150.(0,02)2 = 0,03 J

c)

cong-thuc-tinh-the-nang-dan-hoi-2

Ví dụ 2: Một quả cầu có khối lượng m=100g treo vào lò xo có độ cứng k=100 N/m. Lấy g=10 m/s2.

a) Tính độ dãn của lò xo khi quả cầu ở vị trí cân bằng.

b) Kéo quả cầu theo phương thẳng đứng xuống phía dưới cách vị trí cân bằng một khoảng x=2 cm rồi thả không vận tốc đầu. Tính vận tốc của quả cầu khi nó đi qua vị trí cân bằng.

Lời giải

a) Ở vị trí cân bằng lực đàn hồi cân bằng với trọng lực (Δlo = xo):
kxo = mg => xo= mg/k =0,01 m=1 cm.

b) Chọn mốc thế năng và gốc tọa độ tại vị trí cân bằng thì thế năng tại vị trí cân bằng bằng 0, thế năng tại vị trí có tọa độ x là 0,5kx2 nên theo định luật bảo toàn cơ năng ta có:

cong-thuc-tinh-the-nang-dan-hoi-3

Ví dụ 3: Hai lò xo k1 = 0,2N/cm; k2 = 0,6N/cm nối với nhau và nối với điểm cố định A,vật m = 150g treo ở đầu hai lò xo (hình vẽ).

a/ Tính độ biến dạng của mỗi lò xo tại vị trí cân bằng O.

b/ Kéo m lệch khỏi vị trí cân bằng đoạn x = 2cm. Tính thế năng đàn hồi của hệ hai lò xo tại vị trí x. Chọn gốc thế năng tại vị trí cân bằng.

cong-thuc-tinh-the-nang-dan-hoi-4

Lời giải

cong-thuc-tinh-the-nang-dan-hoi-5

Bên trên chính là toàn bộ lý thuyết về thế năng đàn hồi là gì và công thức tính thế năng đàn hồi có thể giúp bạn ôn lại kiến thức để vận dụng vào làm bài tập nhanh chóng

Đánh giá bài viết