1. NĂNG LƢỢNG TRONG CƠ HỌC
1.2.2. Thế năng trong trọng trƣờng
Để tính thế năng của chất điểm ở một độ cao h nào đó trong trọng trường. Ta hãy tính công của trọng lực làm chất điểm dịch chuyển từ vị trí đó về mặt đất.
Giả sử ta tính công của trọng lực làm dịch chuyển chất điểm có khối lượng m từ vị trí 1 có độ
cao h1 đến vị trí 2 có độ cao h2 trong trọng trường
đều.
Theo định nghĩa về công:
2 2
1 1
A P d r P d r co s
Vì | ⃗⃗⃗⃗⃗| độ giảm chiều cao tương ứng dịch chuyển vô cùng nhỏ | ⃗⃗⃗⃗⃗|
nên: 2 1 1 2 . . . . . . h h A m g dh m g h m g h
Ta kết luận: công của trọng lực khi dịch chuyển chất điểm từ vị trí 1 đến vị trí 2 trong trọng trường không phụ thuộc vào dạng đường dịch chuyển, mà chỉ phụ thuộc vào vị trí đầu và vị trí cuối. Ta nói trọng lực là một lực thế, trọng trường là một trường lực thế.
Vì công của trọng lực chỉ phụ thuộc vào vị trí đầu và vị trí cuối nên ứng với mỗi vị
trí ta đưa vào một đại lượng gọi là thế năng Et sao cho:
Độ giảm thế năng của chất điểm trong trọng trường trong chuyển dời nào đó bằng công của trọng lực trong chuyển đổi đó. Suy ra:
Thế năng của chất điểm ở độ cao h tính từ mặt đất là:
Trong đó C là một hằng số phụ thuộc vào việc chọn mốc tính thế năng. Nếu ta chọn
mốc thế năng ở mặt đất Khi đó thế năng của một chất điểm cách mặt đất
ở độ cao h là:
Ý nghĩa: thế năng là dạng năng lượng đặc trưng cho tương tác.
Thế năng của chất điểm trong trọng trường của quả đất là năng lượng đặc trưng cho tương tác giữa quả đất với chất điểm.
Định nghĩa: Thế năng của chất điểm ở độ cao h so với mặt đất chính bằng công của trọng lực dịch chuyển chất điểm từ độ cao h đó tới một điểm trêm mặt đất. [6]