Xu Hướng 3/2024 # Cơ Năng Là Gì ? Công Thức Tính Cơ Năng Ra Sao ? # Top 6 Xem Nhiều

Bạn đang xem bài viết Cơ Năng Là Gì ? Công Thức Tính Cơ Năng Ra Sao ? được cập nhật mới nhất tháng 3 năm 2024 trên website 2atlantic.edu.vn. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất.

Cập nhật ngày: Tháng Mười Một 9, 2024 lúc 3:39 chiều

Cập nhật ngày: Tháng Mười Một 9, 2024 lúc 3:39 chiều

Khái niệm cơ năng là gì?

Cơ năng là khái niệm được dùng để chỉ khả năng sản sinh công của một vật. Khi vật có khả năng sinh ra công càng lớn thì cơ năng của vật đó càng lớn. Đơn vị của cơ năng là Jun (J).

Cơ năng được chia làm hai dạng đó là thế năng và động năng. Cụ thể như sau:

Động năng được dùng để chỉ cơ năng của một vật được tạo ra do chuyển động. Khi một vật chuyển động càng nhanh và có khối lượng càng lớn thì động năng của vật đó càng lớn. Ví dụ: hòn bi đang lăn.

Thế năng :

Thế năng trọng trường:

Thế năng được xác định bởi độ cao của vật so với mặt đất (ta có thể không lấy mặt đất mà lấy một vị trí khác làm mốc để tính độ cao) được gọi là thế năng trọng trường. Hay nói cách khác, cơ năng của một vật sẽ phụ thuộc vào độ cao của vật với một điểm xác định làm mốc để tính độ cao.

Vật được đặt cách càng cao so với mốc tính thì thế năng càng lớn, khi vật được đặt trên mặt đất hoặc mốc tính thì thế năng trọng trường của vật lúc này bằng 0. Ví dụ như quạt trần so với nền nhà.

Ngoài ra, thế năng trọng trường của vật còn phụ thuộc vào khối lượng của nó. Khối lượng của vật càng nhỏ thì thế năng càng nhỏ.

Thế năng đàn hồi: 

Thế năng đàn hồi là khái niệm được dùng để chỉ việc cơ năng của một vật bị ảnh hưởng bởi độ biến dạng của vật. Ví dụ như lò xo.

Một vật có thể có cả thế năng và động năng. Lúc này cơ năng của vật sẽ là tổng của thế năng và động năng. Một vật có cả động năng và thế năng ví dụ như trái cây rụng, lá rơi, máy bay đang cất cánh…

Như vậy, khi một vật đang chuyển động trong trọng trường thì cơ năng của nó bằng tổng của động năng và thế năng. Từ đó ta có công thức tính cơ năng như sau:

W = Wđ + Wt = ½ mv2 + mgz

Sự bảo toàn cơ năng

Định luật bảo toàn cơ năng là định luật bảo toản chỉ số cơ năng của một vật khi vật chuyển động trong trọng trường và chỉ chịu tác động của trọng lực hoặc lực đàn hồi (không chịu thêm tác động của bất kỳ lực nào khác như lực ma sát, lực cản…). Hiểu một cách đơn giản là thế năng và động năng của vật có thể bị biến đổi qua lại trong quá trình vật chuyển động trong trọng trường song tổng của chúng không biến đổi khi vật chỉ chịu tác động của trọng lực và lực đàn hồi.

Định luật bảo toàn cơ năng: Trong khi chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của của trọng lực, động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, và tổng của chúng,  tức là cơ năng của vật, được bảo toàn (không đổi theo thời gian).

Hệ quả

Từ định luật trên chúng ta có thể thấy, trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường, nếu thế năng của vật giảm thì động năng của vật sẽ tăng và ngược lại khi động năng của vật tăng thế năng của vật sẽ giảm. Đồng thời, tại vị trí mà động năng ở cực đại thì thế năng sẽ ở cực tiểu và ngược lại khi thế năng ở cực đại, động năng sẽ ở cực tiểu.

Cơ năng của một vật khi chịu tác động của lực đàn hồi

Khi một vật trong quá trình chuyển động chịu tác động của lực đàn hồi được tạo ra bởi sự biến dạng của lò xo đàn hồi thì cơ năng của vật sẽ bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật. Đại lượng này là đại một đại lượng được bảo toàn.

Lưu ý: Định luật bảo toàn cơ năng của một vật chỉ đúng khi vật không chịu thêm bất kì lực tác động từ bên ngoài nào ngoại trừ trọng lực và lực đàn hồi. Nếu trong quá trình chuyển động vật chịu thêm tác động của các lực như lực ma sát, lực cản… thì cơ năng của vật sẽ bị biến đổi. Công của các lực tác động thêm lên vật (lực ma sát, lực cản…) sẽ bằng độ biến thiên của cơ năng.

Trong phần kiến thức về cơ năng thì định luật bảo toàn là mảng kiến thức quan trọng nhất các bạn cần nắm vững.

[Total:

0

Average:

0

]

Cơ Năng Là Gì? Công Thức Tính Cơ Năng

Khái niệm cơ năng là gì?

Cơ năng là 1 đại lượng vật lý thể hiện khả năng thực hiện công cơ học của một vật. Ta nói một vật có cơ năng là khi vật đó có khả năng thực hiện công cơ học, chứ không cần vật đã thực hiện công. Nếu vật có tiềm năng thực hiện công càng lớn thì cơ năng của vật càng lớn. Cơ năng của vật được ký hiệu là W và được tính bằng đơn vị Jun (J).

Ví dụ: Một vật nặng đang đứng yên ở độ cao h so với mặt đất, tức là nó không thực hiện công. Nhưng vì nó có khả năng thực hiện công (khi được thả hay ném) nên vật đó vẫn có cơ năng. 

Cơ năng có 2 dạng chính là động năng và thế năng. Trong đó:

Cơ năng của vật khi ở một độ cao nhất định gọi là thế năng. Cơ năng của vật ở độ cao so với mặt đất hoặc so với một vị trí được chọn làm mốc, gọi là thế năng hấp dẫn. Thế năng hấp dẫn bằng 0 khi vật nằm trên mặt đất. Vật có khối lượng càng lớn và ở vị trí càng cao thì thế năng hấp dẫn càng lớn. Trong khi đó, thế năng đàn hồi là cơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của lò xo.

Cơ năng của vật do chuyển động tạo ra gọi là động năng. Vật có khối lượng càng nặng và chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn. Nếu vật đứng yên thì động năng bằng 0.

Sự bảo toàn cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường

Trọng trường là không gian trong đó các vật chịu sức hút của Trái Đất (trọng lực). Khi một vật chuyển động trong trọng trường, cơ năng của một vật bằng tổng thế năng và động năng của vật đó.

Ta có công thức tính cơ năng: 

W = Wđ + Wt = 1/2mv2 + mgz.

Khi một vật chuyển động trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực (không có tác dụng của lực cản, lực ma sát…) thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.

W = Wđ + Wt = const    hay 1/2mv2 + mgz = const.

Hệ quả

Cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường biến thiên theo quy luật sau: 

Nếu động năng giảm thì thế năng tăng (lúc này, động năng chuyển hóa thành thế năng) và ngược lại.

Tại một vị trí nhất định, động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.

Cơ năng của một vật khi chịu tác động của lực đàn hồi

Lực đàn hồi được gây bởi sự biến dạng của một lò xo. Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực này (không có tác dụng của lực cản, lực ma sát…), thì trong quá trình chuyển động, cơ năng của vật bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi là đại lượng bảo toàn. 

Ta có công thức cơ năng như sau:

W =  1/2mv2 + 1/2k(∆l)2 = const.

Bài tập vận dụng định luật bảo toàn cơ năng

Bài 1: Một vật được ném thẳng đứng lên cao từ độ cao 10m với vận tốc 10 m/s, lấy g = 10 m/s2.

Tìm độ cao cực đại vật có thể đạt được so với mặt đất.

Wđ = 3 Wt khi ở vị trí nào?

Tính vận tốc của vật này khi Wđ = Wt.

Tính vận tốc của vật này trước khi chạm đất.

Lời giải:

Cơ năng tại O: W(O) = (1/2) m v

0

2

+ mgh.

Cơ năng tại A được tính bằng: W(A) = mgh.

Dựa theo định luật bảo toàn cơ năng: W(O) = W(A).

b) Tính h

1

để: W

đ1

= 3 W

t3

.

Chúng ta gọi C là điểm có Wđ1 = 3 Wt3 .

Cơ năng tại C được tính bằng: W(C) = 4 Wt1 = 4 mgh1.

Theo định luật bảo toàn cơ năng, ta có công thức:

Tìm v

2

để W

đ2

= W

t2

.

Gọi D là điểm có Wđ2 = Wt2.

Cơ năng tại D được tính bằng: W(D) = 2 Wđ2 = m v22

Căn cứ vào định luật bảo toàn cơ năng: W (D) = W (A).

Cơ năng tại B được tính bằng: W (B) = (1/2) mv

2

.

Bài 2: Một vật được ném thẳng đứng lên cao từ độ cao h so với mặt đất với vận tốc là 20 m/s. Khi chạm đất vận tốc của vật là 30 m/s, không tính sức cản không khí. Lấy g = 10 m/s2.

Tính độ cao h.

Tính độ cao cực đại của vật so với mặt đất.

Vận tốc của vật bằng bao nhiêu khi động năng bằng 3 lần thế năng.

Lời giải:

Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng, ta có: W (O) = W (B).

Gọi A là độ cao cực đại vật có thể đạt được. Theo đó:

Cơ năng tại A được tính bằng: W (A) = mgh.

Cơ năng tại B được tính bằng: W (B) = (1/2) mv2.

Theo định luật bảo toàn cơ năng, ta có phương thức: W (A) = W (B)

Gọi C là điểm mà W

đ

(C) = 3W

t

(C).

Cơ năng tại C:

Từ định luật bảo toàn cơ năng, ta có cách tích: W(C) = W(B).

Cơ Năng Là Gì? Công Thức Tính Và Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng

Chúng ta được học cơ năng ở lớp 8 và lớp 10. Dựa theo định nghĩa về cơ năng Vật lý 8 thì khi 1 vật có khả năng sinh công thì ta có thể nói là vật đó có cơ năng hoặc cơ năng của một vật. Nếu vật đó có thể thực hiện công càng lớn thì cơ năng của nó cũng càng lớn. Cơ năng là một đại lượng được tính bằng đơn vị Jun, có ký hiệu là: J.

Nếu dựa theo định nghĩa cơ năng vật lý 10 thì cơ năng được hiểu là khi một vật tồn tại chuyển động trong trọng trường thì tổng các động năng và thế năng của nó sẽ được gọi là cơ năng. Cơ năng của một vật có thể dương, có thể âm mà cũng có thể là bằng không.

Hai dạng cơ năng phổ biến là gì?

Theo các nghiên cứu thì có 2 dạng cơ năng cơ bản đó là thế năng và động năng.

Thế năng đơn thuần chỉ là một đại lượng thường dùng trong bộ môn Vật lý học. Nó thể hiện cho khả năng sinh công của một vật và nó tồn tại dưới dạng năng lượng. Hiện nay đang có hai dạng thế năng là thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. Mỗi loại thế năng đều có những đặc điểm riêng để có thể áp dụng và tính toán sao cho hợp lý.

Động năng là cơ năng của một vật được tạo thành nhờ những chuyển động khác nhau. Khi một vật có khối lượng càng lớn cũng như chuyển động càng nhanh thì động năng của nó cũng tỷ lệ thuận và sẽ càng lớn hơn.

Động năng và thế năng được coi là hai dạng của cơ năng. Cơ năng của một vật bằng tổng thế năng với động năng của vật đó. Động năng thế năng và cơ năng có mối quan hệ mật thiết với nhau.

Công thức tính cơ năng là gì? Nếu cơ năng chịu tác dụng của trọng lực

Cơ năng của vật có thể chuyển động là nhờ vào tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng cộng với thế năng trọng trường của vật. Cụ thể:

Trong đó.

Gốc thế năng của 1 vật sẽ chuyển động liên tục bên trong trường hấp dẫn và thường sẽ được chọn tại mặt đất.

Đối với vật hoặc hệ vật mà chỉ chịu tác động từ trọng lực thì cơ năng của nó được tính là một đại lượng bảo toàn. Tức là: W1 = W2, từ đó có thể kết luận rằng biến thiên thế năng W2 – W1 = 0.

Nếu cơ năng đó chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi

Cơ năng của 1 vật có thể chuyển động được là nhờ vào tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng cũng như thế năng đàn hồi của vật:

Gốc thế năng được lựa chọn thường sẽ là cơ năng ở vị trí cân bằng của lò xo.

Đối với vật hoặc hệ vật chịu tác động từ lực đàn hồi thì cơ năng của nó cũng được cho là một đại lượng bảo toàn. Tức là, W1 = W2, từ đây kết luận được biến thiên thế năng W2 – W1 = 0.

Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng

Sự bảo toàn cơ năng được coi là định luật bảo toàn chỉ số cơ năng khi chuyển động của 1 vật bất kỳ bên trong trọng trường phải chỉ chịu tác động của trọng lực hoặc lực đàn hồi. Có thể giải thích đơn giản như sau: “Thế năng và động năng của 1 vật có nhiều khả năng sẽ bị biến đổi qua lại trong quá trình đồ vật đó chuyển động bên trong trọng trường. Thế nhưng do cơ năng lại bằng tổng của các động năng với thế năng nên tổng của chúng vẫn sẽ không hề có sự thay đổi nào đáng kể.

Định luật bảo toàn cơ năng được định nghĩa chính xác rằng: “Trong quá trình chuyển động, nếu 1 vật chỉ chịu tác dụng của một loại trọng lực thì động năng hoàn toàn có thể sẽ chuyển thành thế năng và ngược lại. Đồng thời tổng của chúng tức là cơ năng sẽ được bảo toàn tuyệt đối”.

Lưu ý, định luật bảo toàn cơ năng của một vật chỉ thực sự đạt độ chính xác cao khi vật không chịu phải bất kì 1 lực tác động nào khác từ phía bên ngoài trừ trọng lực và lực đàn hồi.

Nếu trong quá trình chuyển động nhưng vật lại phải chịu thêm tác động của bất cứ 1 lực nào khác nữa thì cơ năng của vật đó sẽ bị thay đổi ngay lập tức. Lúc này, công của những lực đã tác động lên vật sẽ bằng với độ biến thiên của các cơ năng.

Hệ quả của cơ năng là gì?

Thông qua quá trình chuyển động của một vật bên trong trọng trường ta có thể nhận thấy được hệ quả của cơ năng 1 cách rất rõ ràng.

Nếu thế năng của một vật giảm xuống thì động năng của nó sẽ tăng lên và ngược lại.

Tại vị trí nào đó, nếu động năng cực đại thì thế năng sẽ cực tiểu và ngược lại.

Ứng dụng của định luật bảo toàn cơ năng trong Vật lý Một số dạng bài tập tiêu biểu về cơ năng

Cơ năng của con lắc lò xo trong dao động điều hòa rất hay xuất hiện trong các kỳ thi Đại học và Cao Đẳng. Các bạn cần nắm chắc những kiến thức lý thuyết này và lưu ý về chu kỳ, tần số của động năng.

Bài 1: Một con lắc lò xo bất kỳ có độ cứng k=100N/m dao động điều hòa với phương trình: x=Acos(wt + 𝞿). Biểu thức của thế năng là Et=0,1cos(4𝛑t +𝛑/2) + 0,1 J. Vậy phương trình li độ là gì?

Giải: x = 2 căn 10 cos (2𝛑t + 𝛑/4) cm.

Bài 2: Cơ năng của con lắc đơn có độ dài ký hiệu là l, vật có khối lượng ký hiệu là m chuyển động ở nơi có gia tốc là g. Khi ấy, dao động bé cùng với biên độ của góc α0 sẽ được xác định bằng công thức nào sau đây?

Bài 3: Một con lắc đơn có sợi dây với chiều dài l = 1 m, vật nặng có trọng lượng m = 0,2 kg. Ta thực hiện kéo vật nặng lệch ra khỏi vị trí cân bằng để cho phương của sợi dây có thể tạo với phương thẳng đứng đúng một góc bằng 60 độ rồi thả nhẹ tay. Bỏ qua lực cản của không khí nên ta sẽ lấy g = 10m/s2. Chọn mốc cụ thể để tính thế năng tại vị trí cân bằng của con lắc. Tính cơ năng của vật thể đó tại vị trí thả vật cùng với vận tốc của vật khi đi qua vị trí cân bằng.

Bài giải: Bỏ qua các yếu tố lực cản của không khí thì cơ năng sẽ được áp dụng định luật bảo toàn.

Chọn mốc thế năng bất kỳ ở 1 vị trí cân bằng (tại O).

=mghA= 0,2 x 10 (CO – CH)

= 2 x(l – l xcosα) = 2 x (1 – l xcos60) = 1 (J)

Khi đó, WO = 1= WA(J)

WđO = 1 (DoWto = 0)

⇔ 1/2mv02= 1

⇔ Vo = 10 (m/s)

Cơ Năng Là Gì? Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng Công Thức Tính Và Bài Tập Vận Dụng

Trong bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu Cơ năng là gì? Định luật bảo toàn cơ năng phát biểu ra sao, Cơ năng được tính theo công thức nào? để từ đó thấy được mối liên hệ mật thiết giữa động năng và thế năng của vật.

I. Cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường

– Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng của vật trong trọng trường (gọi tắt là cơ năng của vật).

– Cơ năng của vật kí hiệu là W, theo định nghĩa ta có thể viết:

– Định luật bảo toàn cơ năng: Khi một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật là một đại lượng bảo toàn.

* Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường:

– Nếu động năng giảm thì thế năng tăng và ngược lại (động năng và thế năng chuyển hoá lẫn nhau).

– Tại vị trí nào động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.

a) Chứng minh rằng A và B đối xứng với nhau qua CO.

b) Vị trí nào động năng cực đại? Cực tiểu?

c) Trong quá trình nào động năng chuyển hóa thành thế năng và ngược lại?

° Lời giải câu C1 trang 143 SGK Vật Lý 10:

a) Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng:

⇒ A và B đối xứng nhau qua CO.

(tại A và B vật dừng lại nên động năng bằng 0)

b) Chọn gốc thế năng tại O (là vị trí thấp nhất)

∗ Tại A và B có độ cao lớn nhất, vật dừng lại nên:

– Tại O: Vật có vận tốc lớn nhất khi chuyển động qua O nên:

c) Quá trình quả cầu nhỏ của con lắc chuyển động từ biên A về O thế năng giảm dần, chuyển hóa thành động năng. Ngược lại khi con lắc chuyển động từ O về A thì động năng giảm dần, chuyển hóa dần thành thế năng.

II. Cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi

– Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây ra bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế’ năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn.

Viết công thức tính cơ năng của vật chuyển động trong trọng trường.

– Khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng của vật trong trọng trường.

Viết công thức tính cơ năng của vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.

– Khi một vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi gây bởi sự biến dạng của một lò xo đàn hồi thì trong quá trình chuyển động của vật, cơ năng được tính bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật là một đại lượng bảo toàn.

* Bài 3 trang 144 SGK Vật Lý 10: Phát biểu định luật bảo toàn cơ năng.

– Định luật bảo toàn cơ năng: Khi một vật chuyển động chỉ dưới tác dụng của trọng lực hoặc lực đàn hồi (không có lực cản, lực ma sát,…) thì động năng và thế năng có sự biến đổi qua lại, nhưng tổng của chúng, tức là cơ năng luôn được bảo toàn: W = hằng số.

* Bài 4 trang 144 SGK Vật Lý 10: Nêu một ví dụ về sự chuyển hóa giữa động năng và thế năng trong trường hợp vật chịu tác dụng của lực đàn hồi.

– Xét lò xo có độ cứng k, một đầu cố định, một đầu gắn vật nặng m. O là vị trí cân bằng, kéo vật nặng ra khỏi vị trí cân bằng, đến vị trí M khi lò xo dãn ra 1 đoạn Δl rồi thả nhẹ. (vật m trượt không ma sát trên một trục nằm ngang).

– Tại vị trí M: Vận tốc vật bằng 0, độ dãn lò xo là lớn nhất, do đó cơ năng

– Khi vật chuyển động về O, vận tốc vật tăng dần, độ biến dạng lò xo giảm dần, do đó: thế năng đàn hồi chuyển hóa dần sang động năng.

– Khi đến vị trí cân bằng O: động năng cực đại, thế năng bằng 0.

– Sau khi trượt qua vị trí cân bằng O, vật chuyển động về phía N (đối xứng M qua O): quá trình chuyển hóa ngược lại, từ động năng sang thế năng.

* Bài 5 trang 144 SGK Vật Lý 10: Cơ năng là một đại lượng

A. Luôn luôn dương

B. Luôn luông dương hoặc bằng không

C. Có thể dương, âm hoặc bằng không

D. Luôn luôn khác không.

◊ Chọn đáp án: C. Có thể dương, âm hoặc bằng không

– Vì theo định luật bảo toàn cơ năng: W = W t + W đ, trong đó W t = mgz, z là tọa độ cao của vật phụ thuộc vào việc chọn mốc thế năng, nên z có thể dương, âm, hoặc bằng 0 nên W t là giá trị đại số, như vậy W cũng là giá trị đại số.

* Bài 6 trang 144 SGK Vật Lý 10: Khi có tác dụng của cả trọng lực và lực đàn hồi thì cơ năng của vật được tính như thế nào?

– Khi có tác dụng của cả trọng lực và lực đàn hồi (chẳng hạn như chuyển động của vật nặng gắn vào đầu lò xo treo thẳng đứng) thì cơ năng của vật được tính theo công thức:

* Bài 7 trang 145 SGK Vật Lý 10: Một vật nhỏ được ném lên từ một điểm M phía trên mặt đất; vật lên tới điểm N thì dừng và rơi xuống. Bỏ qua sức cản của không khí. Trong quá trình MN

A. động năng tăng

B. thế năng giảm

C. cơ năng cực đại tại N

D. cơ năng không đổi

◊ Chọn đáp án: D. cơ năng không đổi

– Vì bỏ qua sức cản của không khí nên trong quá trình MN cơ năng không đổi.

* Bài 8 trang 145 SGK Vật Lý 10: Từ điểm M (có độ cao so với mặt đất bằng 0,8 m) ném lên một vật với vận tốc đầu 2 m/s. Biết khối lượng của vật bằng 0,5 kg, lấy g = 10 m/s 2. Cơ năng của vật bằng bao nhiêu?

A. 4 J B. 1 J C. 5 J D. 8 J

◊ Chọn đáp án: C. 5 J

+ Ta chọn mốc thế năng tại mặt đất, như vậy tại điểm M ta có:

– Vật cơ năng của vật là:

Cơ Năng Là Gì? Thế Năng Là Gì, Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng

I. Khái niệm cơ năng là gì?

Cơ năng là gì? Là khái niệm được dùng để chỉ khả năng sản sinh công của một vật. Khi vật có khả năng sinh ra công càng lớn thì cơ năng của vật đó càng lớn. Đơn vị của cơ năng là Jun (J).

Cơ năng được chia làm hai dạng đó là thế năng và động năng. Cụ thể như sau:

Động năng là gì?

Động năng được dùng để chỉ cơ năng của một vật được tạo ra do chuyển động. Khi một vật chuyển động càng nhanh và có khối lượng càng lớn thì động năng của vật đó càng lớn. Ví dụ: hòn bi đang lăn.

Thế năng là gì?

Thế năng trọng trường

Thế năng được xác định bởi độ cao của vật so với mặt đất (ta có thể không lấy mặt đất mà lấy một vị trí khác làm mốc để tính độ cao) được gọi là thế năng trọng trường. Hay nói cách khác, cơ năng của một vật sẽ phụ thuộc vào độ cao của vật với một điểm xác định làm mốc để tính độ cao.

Vật được đặt cách càng cao so với mốc tính thì thế năng càng lớn, khi vật được đặt trên mặt đất hoặc mốc tính thì thế năng trọng trường của vật lúc này bằng 0. Ví dụ như quạt trần so với nền nhà.

Ngoài ra, thế năng trọng trường của vật còn phụ thuộc vào khối lượng của nó. Khối lượng của vật càng nhỏ thì thế năng càng nhỏ.

Thế năng đàn hồi

Thế năng đàn hồi là khái niệm được dùng để chỉ việc cơ năng của một vật bị ảnh hưởng bởi độ biến dạng của vật. Ví dụ như lò xo.

Một vật có thể có cả thế năng và động năng. Lúc này cơ năng của vật sẽ là tổng của thế năng và động năng. Một vật có cả động năng và thế năng ví dụ như trái cây rụng, lá rơi, máy bay đang cất cánh…

Như vậy, khi một vật đang chuyển động trong trọng trường thì cơ năng của nó bằng tổng của động năng và thế năng. Từ đó ta có công thức tính cơ năng như sau:

W = Wđ + Wt = ½ mv2 + mgz

II. Sự bảo toàn cơ năng

Bên cạnh cơ năng là gì? Định luật bảo toàn cơ năng là định luật bảo toản chỉ số cơ năng của một vật khi vật chuyển động trong trọng trường và chỉ chịu tác động của trọng lực hoặc lực đàn hồi (không chịu thêm tác động của bất kỳ lực nào khác như lực ma sát, lực cản…). Hiểu một cách đơn giản là thế năng và động năng của vật có thể bị biến đổi qua lại trong quá trình vật chuyển động trong trọng trường song tổng của chúng không biến đổi khi vật chỉ chịu tác động của trọng lực và lực đàn hồi.

Định luật bảo toàn cơ năng: Trong khi chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của của trọng lực, động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, và tổng của chúng,  tức là cơ năng của vật, được bảo toàn (không đổi theo thời gian).

III. Hệ quả 

Từ định luật trên chúng ta có thể thấy, trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường, nếu thế năng của vật giảm thì động năng của vật sẽ tăng và ngược lại khi động năng của vật tăng thế năng của vật sẽ giảm. Đồng thời, tại vị trí mà động năng ở cực đại thì thế năng sẽ ở cực tiểu và ngược lại khi thế năng ở cực đại, động năng sẽ ở cực tiểu.

IV. Cơ năng của một vật khi chịu tác động của lực đàn hồi

Hiểu rõ cơ năng là gì? Khi một vật trong quá trình chuyển động chịu tác động của lực đàn hồi được tạo ra bởi sự biến dạng của lò xo đàn hồi thì cơ năng của vật sẽ bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật. Đại lượng này là đại một đại lượng được bảo toàn.

Lưu ý: Định luật bảo toàn cơ năng của một vật chỉ đúng khi vật không chịu thêm bất kì lực tác động từ bên ngoài nào ngoại trừ trọng lực và lực đàn hồi. Nếu trong quá trình chuyển động vật chịu thêm tác động của các lực như lực ma sát, lực cản… thì cơ năng của vật sẽ bị biến đổi. Công của các lực tác động thêm lên vật (lực ma sát, lực cản…) sẽ bằng độ biến thiên của cơ năng.

Trong phần kiến thức về cơ năng thì định luật bảo toàn là mảng kiến thức quan trọng nhất các bạn cần nắm vững. 

Rate this post

Cơ Năng Là Gì? Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng Là Gì?

Cơ năng là một đại lượng đặc trưng cho chuyển động của vật trong trọng trường, mà ở đó giá trị của nó được tính bằng tổng động năng và thế năng.

Một vật bất kỳ có khả năng thực hiện công thì đồng nghĩa với việc xuất hiện cơ năng. Công cơ học và cơ năng tuân theo tỉ lệ thuận. Nếu công càng lớn thì cơ năng càng lớn và ngược lại. Cơ năng được kí hiệu là W.

Đơn vị đo cơ năng là Jun, kí hiệu là J.

Xét trong trường hợp vật chuyển động trong trọng trường thì công thức tính cơ năng được xác định như sau:

Vậy động năng và thế năng trong công thức là gì?

Động năng là năng lượng được sinh ra do quá trình vật chuyển động.

Giá trị của động năng luôn luôn dương và được kí hiệu là Wđ. Công thức tính động năng như sau:

Theo định luật bảo toàn động năng thì khi vật chuyển động, độ biến thiên của đại lượng này sẽ dựa vào ngoại lực tác dụng vào vật. Cụ thể như sau:

Thế năng là năng lượng tiềm năng (hay còn gọi là năng lượng dự trữ) được sản sinh trong quá trình tiếp xúc giữa các phần thông qua lực thế.

Thế năng được kí hiệu là Wt và công thức của nó như sau:

Định luật bảo toàn cơ năng

Định luật bảo toàn cơ năng thực chất là định luật thể hiện sự bảo toàn tuyệt đối giá trị của cơ năng khi vật chỉ chịu sự tác động của trọng lực và lực đàn hồi. Các giá trị của những nguồn năng lượng thành phần như động năng và thế năng luôn thay đổi, tăng giảm và biến đổi qua nhau. Tuy nhiên, tổng giữa chúng thì vẫn được giữ nguyên như giá trị ban đầu. Xét trên từng trường hợp cụ thể, đó là:

Lực đàn hồi ở thế năng giảm thì động năng tăng và khi đàn hồi tăng thì động năng giảm. Như vậy, tổng cơ năng trong toàn trình được cân bằng.

Trong trường hợp chỉ xuất hiện trọng lực ở vật thì động năng sẽ được chuyển hóa thành thế năng và ngược lại. Lúc này, giá trị của hai đại lượng này không đổi, suy ra cơ năng được bảo toàn. Công thức cơ năng là:

Như vậy có thể thấy, cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu lực thế như trọng lực và lực đàn hồi thì giá trị của nó vẫn được giữ nguyên. Vật ở vị trí động năng cực đại thì thế năng sẽ cực tiểu và ngược lại. Giá trị của cơ năng luôn là một hằng số.

Còn khi chịu tác dụng của một lực khác như: lực ma sát, lực cản… thì giá trị cơ năng sẽ biến thiên, do sự thay đổi công của vật.

Ứng dụng của định luật bảo toàn cơ năng

Cập nhật thông tin chi tiết về Cơ Năng Là Gì ? Công Thức Tính Cơ Năng Ra Sao ? trên website 2atlantic.edu.vn. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!