Một vật có khối lượng 2kg được nâng lên độ cao so với mặt đất ; tính thế năng của vật tại vị trí này

Để tính thế năng của vật, ta sử dụng công thức:

\[
E_p = m \cdot g \cdot h
\]

Trong đó:
- \(E_p\) là thế năng (tính bằng joule - J),
- \(m\) là khối lượng của vật (tính bằng kg),
- \(g\) là gia tốc trọng trường (xấp xỉ 9.81 m/s² trên bề mặt Trái Đất),
- \(h\) là độ cao so với mặt đất (tính bằng m).

a) Để tính thế năng, ta cần biết độ cao \(h\). Giả sử độ cao là \(h\) m, thì thế năng của vật sẽ là:

\[
E_p = 2 \text{ kg} \cdot 9.81 \text{ m/s²} \cdot h \text{ (m)}
\]
\[
E_p = 19.62h \text{ J}
\]

b) Khi vật được thả rơi từ độ cao đó, thế năng của vật sẽ thay đổi. Trong quá trình rơi, khi vật hạ thấp độ cao \(h\), thế năng \(E_p\) sẽ giảm. Cụ thể:

- Khi vật ở độ cao \(h\), thế năng là \(E_p\).
- Khi vật rơi xuống độ cao thấp hơn, giá trị \(h\) giảm, dẫn đến thế năng \(E_p\) cũng giảm.
- Tại thời điểm vật chạm đất (khi \(h = 0\)), thế năng sẽ bằng 0 J.

Trong suốt quá trình rơi, thế năng giảm dần và chuyển hóa thành động năng của vật (nếu bỏ qua các lực cản như sức cản của không khí). Tổng năng lượng cơ học (gồm thế năng và động năng) của vật sẽ được bảo toàn nếu không có lực cản tác động.