Công thức tính thế năng đàn hồi (hay, chi tiết)

Bài viết Công thức tính thế năng đàn hồi 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 đàn hồi hay, chi tiết.

1. Khái niệm

- Mọi vật khi biến dạng đàn hồi đều có khả năng sinh công, tức là mang một năng lượng. Năng lượng này được gọi là thế năng đàn hồi.

- Thế năng đàn hồi là dạng năng lượng của một vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.

2. Công thức

- Thế năng đàn hồi của một lò xo ở trạng thái có biến dạng Dℓ là:

     Trong đó k: Độ cứng của lò xo (N/m)

Dℓ: Độ biến dạng của lò xo (m).

W_t: Thế năng đàn hồi (J).

3. Kiến thức mở rộng

- Từ công thức trên, ta có thể tính:

+ Độ cứng của lò xo:

+ Độ biến dạng của lò xo:

- Thế năng đàn hồi là một đại lượng vô hướng, dương.

- Công của lực đàn hồi thực hiện khi lò xo biến dạng và đầu lò xo có gắn quả nặng di chuyển từ vị trí x₁ đến vị trí x₂bằng độ giảm thế năng đàn hồi:

Trong đó: W_đh1 là thế năng đàn hồi của lò xo tại vị trí x₁ (J)

       W_đh2 là thế năng đàn hồi của lò xo tại vị trí x₂ (J)

        A₁₂ là công của lực đàn hồi (J)

=> Công của lực đàn hồi chỉ phụ thuộc các vị trí đầu và cuối của biến dạng. Lực đàn hồi cũng là lực thế.

Đồ thị để tính công của lực đàn hồi

- Khi đưa lò xo từ trạng thái biến dạng về trạng thái không biến dạng thì công của lực đàn hồi được xác định bằng công thức:

     Trong đó k: Độ cứng của lò xo (N/m)

Dℓ: Độ biến dạng của lò xo (m).

A: Công của lực đàn hồi (J).

4. Ví dụ minh họa

Bài 1: Cho một lò xo đàn hồi nằm ngang ở trạng thái ban đầu không bị biến dạng. Khi tác dụng một lực 3N kéo lò xo theo phương ngang ta thấy nó dãn được 2cm. Thế năng đàn hồi của lò xo có giá trị bằng?

Lời giải

Độ biến dạng của lò xo so với vị trí ban đầu là: Δl=2cm=0,02m

Lực đàn hồi của lò xo khi đó là: F_dh=|kΔl|

=> Độ cứng của lò xo:

Thế năng đàn hồi của lò xo tại vị trí đó là:

Bài 2: Một lò xo có độ cứng k = 200N/m, bị nén ngắn lại 10cm so với chiều dài tự nhiên ban đầu. Chọn mốc thế năng tại vị trí ban đầu. Thế năng đàn hồi của lò xo là bao nhiêu?

Lời giải

Độ biến dạng của lò xo so với vị trí ban đầu: Δl=10cm=0,1m

=> Thế năng đàn hồi của lò xo tại vị trí đó: 

Xem thêm các Công thức Vật Lí lớp 10 quan trọng hay khác:

• Công thức tính thế năng hấp dẫn hay, chi tiết

• Công thức tính công của trọng lực hay, chi tiết

• Công thức tính công của ngoại lực hay, chi tiết

• Công thức tính công của lực đàn hồi hay, chi tiết

• Công thức tính công của lực kéo hay, chi tiết