Công cụ tính thế năng (PE = mgh)

Công thức tính thế năng

Thế năng hấp dẫn là năng lượng một vật có được nhờ độ cao của nó so với một mốc tham chiếu:

$PE = mgh$

• PE — thế năng, đơn vị joule (J)
• m — khối lượng, đơn vị kilôgam (kg) — luôn dương
• h — độ cao so với mốc tham chiếu, đơn vị mét (m) — có thể âm nếu thấp hơn mốc
• g — gia tốc trọng trường, cố định bằng 9.8 m/s²

Nhập 2 trong 3 giá trị và để trống giá trị còn lại; công cụ sẽ giải và hiển thị bước thay số.

Ví dụ minh hoạ

Một vật 10 kg đặt ở độ cao 5 m so với mặt đất. Thế năng của nó là bao nhiêu?

1. Công thức: PE = mgh
2. Thay số: PE = 10 × 9.8 × 5
3. Kết quả: PE = 490 J

Giải ngược

Cùng công thức đó có thể biến đổi để tìm khối lượng hoặc độ cao khi biết thế năng:

• Khối lượng: m = PE / (gh) — nhập PE và h, để trống m.
• Độ cao: h = PE / (mg) — nhập PE và m, để trống h.

Ví dụ: thế năng 490 J ở độ cao 5 m nghĩa là m = 490 / (9.8 × 5) = 10 kg. Và thế năng 490 J tích trữ trong khối lượng 10 kg nghĩa là h = 490 / (10 × 9.8) = 5 m.

Những nhầm lẫn thường gặp

• Quên g. PE = mh (thiếu gia tốc trọng trường) là lỗi phổ biến — gia tốc trọng trường 9.8 m/s² luôn là một phần của công thức.
• Chọn sai mốc độ cao. Thế năng phụ thuộc vào độ cao so với mốc bạn chọn — đo từ mốc sai cho ra kết quả khác (nhưng không hẳn sai), miễn là bạn nhất quán.
• Lẫn lộn đơn vị. Foot hay pound cần được đổi sang mét và kilôgam trước khi dùng công cụ này.

Ứng dụng thực tế

Thế năng là dạng "lưu trữ" tương ứng với động năng: khi một vật rơi, thế năng của nó chuyển hoá thành động năng (bỏ qua lực cản không khí, tổng năng lượng không đổi). Nâng một khối lượng chống lại trọng lực chính là công W = Fs sinh ra để thắng lực hấp dẫn, W = mgh — cùng công thức với thế năng, vì trọng lượng là F = mg (xem công cụ tính trọng lượng).