Độ cao phải tính từ đâu?
Nước được giữ ở hồ cao có thể chảy xuống làm quay tua-bin. Năng lượng vật có do ở một độ cao so với vị trí chọn làm gốc gọi là **thế năng trọng trường**. Ở gần mặt đất:
$$W_\text{t}=Ph.$$
$P$ là trọng lượng tính bằng N; $h$ là độ cao so với gốc thế năng tính bằng m; $W_\text{t}$ tính bằng J. Trong các bài ở đây dùng $P=10m$, với khối lượng $m$ tính bằng kg.
Cùng một gốc, vật càng nặng hoặc ở càng cao thì thế năng càng lớn. Giá trị thế năng **phụ thuộc gốc đã chọn**: vật trên bàn có thế năng bằng 0 nếu chọn mặt bàn làm gốc, nhưng có thế năng dương nếu chọn sàn thấp hơn làm gốc.
Đổi gốc, đổi độ cao trong công thức
Một vật có trọng lượng 20 N, ở cao hơn mặt bàn 0,5 m. Mặt bàn cao hơn sàn 1 m.
Chọn mặt bàn làm gốc: $h=0{,}5$ m, nên $W_\text{t}=20\times0{,}5=10$ J.
Chọn sàn làm gốc: $h=1+0{,}5=1{,}5$ m, nên $W_\text{t}=20\times1{,}5=30$ J.
Vật không đổi vị trí; chỉ cách chọn gốc thay đổi. Vì vậy phải đọc gốc thế năng trước khi chọn $h$.
Bài luyện
Vật khối lượng 3 kg ở độ cao 2 m so với gốc thế năng. Dùng trọng lượng bằng 10 lần khối lượng. Thế năng bằng bao nhiêu?
Chưa đổi khối lượng thành trọng lượng.
Đúng: trọng lượng 30 N nhân độ cao 2 m.
Đây là trị số trọng lượng, chưa nhân độ cao.
Cần nhân độ cao, không chia.
Lời giải
$P=10m=30$ N; $W_\text{t}=Ph=30\times2=60$ J. Chọn B.
Bài luyện
Vật có trọng lượng 40 N, nằm cao hơn mặt bàn 0,2 m. Mặt bàn cao hơn sàn 0,8 m. Chọn sàn làm gốc, thế năng của vật bằng bao nhiêu?
8 J ứng với gốc ở mặt bàn.
32 J chỉ dùng độ cao mặt bàn, chưa cộng phần 0,2 m.
Cần cộng hai độ cao, không trừ.
Đúng: vật cao 1 m so với sàn.
Lời giải
Độ cao so với sàn là $h=0{,}8+0{,}2=1$ m. Thế năng $W_\text{t}=40\times1=40$ J. Chọn D.