Thế năng – Wikipedia tiếng Việt

Thế năng
Trong trường hợp cung tên, khi cung thủ thực hiện công lên dây cung, kéo dây vè phía sau, một số hóa năng trong cơ thể cung thủ được chuyển thành thế năng đàn hồi dự trữ trong dây cung bị uốn. Khi dây được thả, lực tương tác giữa dây và cung thực hiện công lên tên. Thế năng của cung được chuyển hóa thành động năng khiến tên bay đi.
Ký hiệu thường gặp	PE, U, V
Đơn vị SI	joule (J)
Liên hệ với các đại lượng khác	U = m · g · h (thế năng trọng trường) U = ½ · k · x2U = ½ · C · V2 (thế năng điện trường) U = -m · B (thế năng từ trường)

Trong cơ học, thế năng là trường thế vô hướng của trường véctơ lực bảo toàn. Cũng như mọi trường thế vô hướng, thế năng có giá trị tùy theo quy ước thế năng của điểm lấy mốc. Đôi khi, khái niệm hiệu thế năng thường được dùng khi so sánh thế năng giữa hai điểm, hoặc nói về thế năng của một điểm khi lấy điểm kia là mốc có thế năng bằng 0.

Với mọi trường véctơ lực bảo toàn, tích phân đường của véctơ lực E từ vị trí r₀ đến r:

${displaystyle int _{mathbf {r} _{0}}^{mathbf {r} }mathbf {F} cdot dmathbf {r} '}$

đều có giá trị không phụ thuộc vào đường đi cụ thể từ r₀ đến r.

Như vậy tại mỗi điểm r đều có thể đặt giá trị gọi là thế năng:

${displaystyle phi (mathbf {r} )=phi (mathbf {r} _{0})+int _{mathbf {r} _{0}}^{mathbf {r} }mathbf {F} cdot dmathbf {r} '}$

với φ(r₀) là giá trị thế năng quy ước ở mốc r₀.

Vì lực nhân quãng đường là công cơ học, tức năng lượng, thế năng là một dạng năng lượng. Trong hệ đo lường quốc tế, thế năng được đo bằng Joule (viết tắt là J).

Thế năng hấp dẫn (hay còn gọi là thế năng trọng trường)[sửa | sửa mã nguồn]

Lực hấp dẫn là một lực bảo toàn, và thế năng trong trường hợp này gọi là thế năng hấp dẫn.

Ví dụ, tại một điểm nhỏ trên bề mặt hành tinh lớn, có thể coi lực hấp dẫn lên vật thể (trọng lực) không đổi:

F = m g

với tại bề mặt, vật. Lúc đó nếu lấy mốc thế năng của vật tại bề mặt bằng 0 thì thế năng tại độ cao h so với bềm mặt (h rất nhỏ so với bán kính của hành tinh) là:

φ = m h |g|

Khi ở trên mặt đất thế năng trọng trường có công thức: Wt = mgz

_m là khối lượng

_g là véctơ gia tốc trọng trường

_z là độ cao

Lực tĩnh điện là một lực bảo toàn, và thế năng trong trường hợp này là thế năng tĩnh điện.

Lực tĩnh điện F là:

F = q E

với q là điện tích của hạt mang điện, E là cường độ điện trường.

Trong khi đó, điện thế, V, lại là trường thế vô hướng ứng với trường véc tơ cường độ điện trường:

${displaystyle V(mathbf {r} )=V(mathbf {r} _{0})+int _{mathbf {r} _{0}}^{mathbf {r} }mathbf {E} cdot dmathbf {r} '}$

Suy ra:

φ = q V

nghĩa là thế năng tĩnh điện bằng điện thế nhân với điện tích.

Lực đàn hồi của lò xo lý tưởng là lực bảo toàn, và thế năng trong trường hợp này gọi là thế năng đàn hồi.

Nếu lò xo tuân theo định luật Hooke với lực đàn hồi, F, tỷ lệ với biến dạng, y:

|F| = k y

Thì thế năng đàn hồi của lò xo là:

φ = k y²/2

nếu lấy mốc thế năng bằng 0 khi lò xo không bị biến dạng.

• Cơ sở vật lý phần Cơ học, của Halliday, Walker và Resnick, dịch sang tiếng Việt bởi Ngô Quốc Quýnh, Nhà xuất bản Giáo dục, 1998.