Chưa phân loại
Cơ năng là gì? Tìm hiểu định luật bảo toàn cơ năng
Th5
Cơ năng là đại lượng vật lý phổ biến thường hay gặp hiện nay. Cụ thể về cơ năng là gì, cũng như những vấn đề liên quan tới cơ năng sẽ được chúng tôi thông tin chi tiết tới bạn đọc ngay bài viết sau đây!
Cơ năng là gì?
Cơ năng là một đại lượng đặc trưng cho khả năng sản sinh công của vật. Vật khi sinh ra công càng lớn thì cơ năng của chúng càng lớn. Cơ năng có đơn vị đo là Jun (ký hiệu là J).
Trong vật lý, cơ năng chính là tổng của động năng và thế năng. Chúng là dạng năng lượng được kết hợp giữa chuyển động và vị trí của vật thể.
Cơ năng được chia làm 2 dạng, bao gồm động năng và thế năng, cụ thể:
Động năng
Động năng dùng để chỉ cơ năng của vật được tạo ra bởi sự chuyển động. Khi vật thể chuyển động càng nhanh với khối lượng càng lớn, thì động năng của chúng sẽ càng lớn.
Ví dụ cụ thể về động năng: hòn bi đang lăn.
Thế năng
Thế năng gồm có 2 loại là thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi:
- Thế năng trọng trường
Loại thế năng này được xác định bởi độ cao của vật so với mặt đất. Ngoài mặt đất, ta có thể sử dụng một vị trí khác để làm mốc tính độ cao. Trường hợp này ta có thể hiểu được cơ năng của vật phụ thuộc vào độ cao của vật đó so với một điểm xác định (mốc tính độ cao).
Vật có vị trí càng cao so với mốc thì thế năng càng lớn. Nếu vật đặt trên mặt đất hay mốc tính thì thế năng trọng trường sẽ bằng 0. Ví dụ như chiếc quạt trần so với nền nhà.
Cùng với đó, thế năng trọng trường của vật còn phụ thuộc vào khối lượng chính nó. Khối lượng của vật càng nhỏ thì thế năng cũng càng nhỏ.
Thế năng đàn hồi được dùng trong trường hợp cơ năng của vật bị ảnh hưởng bởi độ biến dạng của vật. Ví dụ điển hình là lò xo.
Xem thêm: Gia tốc là gì? Phân loại gia tốc thường gặp hiện nay
Công thức tính cơ năng
Một vật có thể có cả động năng và thế năng, vì thế cơ năng của vật sẽ bằng tổng của cả động năng và thế năng.
Ví dụ vật có cả động năng và thế năng như: lá cây rơi, máy bay đang cất cánh, quả rụng,…
Nếu một vật nào đó đang chuyển động trong trọng trường, cơ năng của nó sẽ bằng tổng động năng và thế năng. Từ đó, ta có công thức cơ năng là:
W = Wđ + Wt = ½ mv2 + mgz
Định luật bảo toàn cơ năng
Định luật này là định luật bảo toàn chỉ số cơ năng của một vật khi nó chuyển động trong trọng trường, chúng chỉ chịu tác động của lực đàn hồi hoặc trọng lực. Tuy nhiên, chúng không tác động thêm từ bất kỳ lực nào khác như: Lực cản, lực ma sát,…
Nói dễ hiểu, động năng và thế năng của vật có thể chuyển đổi qua lại nếu vật chuyển động trong trọng trường. Nhưng tổng của chúng không thay đổi nếu như vật chỉ chịu tác động của lực đàn hồi và trọng lực.
Phát biểu của định luật bảo toàn cơ năng như sau: Khi vật chuyển động trong trọng trường mà chỉ chịu tác động của trọng lực thì thế năng có thể chuyển thành động năng và ngược lại. Tổng của chúng, tức cơ năng của vật là đại lượng bảo toàn (không đổi theo thời gian).
Hệ quả định luật bảo toàn cơ năng bạn cần biết
Từ định luật bảo toàn cơ năng, ta suy ra, trong quá trình một vật chuyển động trong trọng trường, nếu vật có thế năng giảm thì động năng tăng. Ngược lại, khi vật có động năng tăng thì thế năng của vật sẽ giảm xuống.
Tại vị trí thế năng đạt cực đại thì động năng đạt cực tiểu. Ngược lại, khi thế năng ở cực tiểu, động năng lúc này sẽ ở cực đại.
Cơ năng sẽ như thế nào nếu một vật chịu tác động của lực đàn hồi?
Trong quá trình chuyển động, một vật nếu như chịu tác động của lực đàn hồi được tạo ra do lò xo đàn hồi bị biến dạng, thì cơ năng của vật được tính bằng tổng động năng với thế năng đàn hồi của vật đó. Đây cũng là đại lượng được bảo toàn.
Lưu ý: Định luật bảo toàn cơ năng của một vật chỉ đúng nếu như vật không chịu thêm bất kì lực tác động từ bên ngoài nào, ngoại trừ trọng lực và lực đàn hồi. Nếu vật chịu thêm tác động trong quá trình chuyển động của các lực như lực ma sát, lực cản… thì cơ năng của vật sẽ bị biến đổi. Công của các lực được tác động thêm lên vật (lực ma sát, lực cản…) bằng độ biến thiên của cơ năng.
Từ những thông tin mà chúng tôi chia sẻ trên đây hy vọng đã giúp cho người dùng có thể hiểu hơn về cơ năng là gì, cũng như những vấn đề liên quan tới cơ năng. Bạn đọc đừng quên nhấn theo dõi ngay maychasandon.com của chúng tôi để có thể cập nhật được cho mình những thông tin hữu ích nhất!
