Vì sao cộng mọi đoạn leo lên rồi tính thế năng cuối sẽ bị thừa?

Giải thích nguyên lý

Độ biến thiên thế năng trọng trường phụ thuộc độ cao cuối trừ độ cao đầu, với cùng vật và cùng mốc. Trên một lộ trình có cả lên lẫn xuống, chỉ cộng các đoạn lên sẽ bỏ qua phần thế năng đã giảm. Tổng độ cao đã leo không phải độ chênh cao cuối cùng.

Ví dụ và phân tích

Một kiện hàng được đưa lên 3 m rồi hạ xuống 1 m. Trọng lượng giữ 20 N. Thế năng cuối tăng 20 × (3 − 1) = 40 J, không phải 60 J. Con số 60 J vẫn có ý nghĩa là phần tăng thế năng trong chặng lên riêng biệt.

Cách kiểm tra

Lập bảng độ cao đầu và cuối mỗi chặng. Ghi dấu cộng cho lên, trừ cho xuống, rồi cộng các độ biến thiên. So với cách tính trực tiếp từ độ cao đầu và cuối; hai kết quả phải trùng nếu dùng cùng mốc và cùng trọng lượng.

Ứng dụng

Khi theo dõi tuyến vận chuyển, số tầng đã đi qua chưa đủ cho biết năng lượng đang còn dưới dạng thế năng. Bài cũng phân biệt năng lượng phải cấp trong một chặng với năng lượng cuối còn lưu; phần hạ xuống có thể chuyển sang dạng khác.

Điều kiện và giới hạn

Không suy công động cơ toàn hành trình bằng 40 J nếu còn ma sát, tăng giảm tốc hoặc không thu hồi năng lượng lúc hạ. Công của trọng lực ngược dấu với biến thiên thế năng, còn năng lượng tiêu thụ của máy cần xét toàn hệ.

Đọc hình

Kiện hàng trọng lượng 20 N lên từ 0 đến 3 m rồi xuống 2 m, độ tăng thế năng tổng là 40 J.

Học tiếp

Động năng là gì và khi nào vật có động năng Cơ năng bằng tổng những dạng năng lượng nào