Cơ năng là gì? Định luật bảo toàn cơ năng và hệ quả

Cơ năng là gì ? Trong vật lý, cơ năng là tổng của động năng và thế năng. Nó là năng lượng kết hợp của chuyển động và vị trí của vật thể. Theo định luật bảo toàn cơ năng trong một hệ kín thì cơ năng không đổi. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu thêm về cơ năng qua bào viết dưới đây.

1. 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 khă năng sinh công càng lớn thì cơ năng của vật đó càng lớn. Đơn vị của cơ năng là Jun ký hiệu – (J).

Cơ năng là tổng hòa của hai dạng khác là thế năng và động năng. Cụ thể như sau:

Động năng dùng để chỉ khả năng sinh công của vật được tạo ra do chuyển động. Khi một vật chuyển động càng nhanh, khối lượng càng lớn thì động năng của vật đó càng lớn.

Thế năng chỉ khả năng sinh công của vật nhờ lực hút của trái đất. Vật có khối lượng và vị trí  càng lớn so với hệ quy chiếu thì thế năng càng lớn

Khái niệm cơ năng là gì

2. Định luật bảo toàn cơ năng

Định luật bảo toàn cơ năng là định luật bảo toàn tổng cơ năng của một hệ vật khi vật chuyển động và chỉ chịu tác động của trọng lực hoặc lực đàn hồi (không chịu thêm tác động của lực nào khác như lực ma sát, lực cản). Hiểu một cách ngắn gọn hơn là thế năng và động năng của vật có thể thay đổi và chuyển hóa qua lại trong quá trình vật chuyển động trong trọng trường song cuối cùng tổng của động năng và thế năng vẫn bằng cơ năng.

Định luật bảo toàn cơ năng: Khi chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác động của của trọng lực, động năng chuyển đổi qua lại với thế năng và tổng của chúng luôn bảo toàn – tức là cơ năng của vật, được bảo toàn (không đổi theo thời gian)

Định luật bảo toàn cơ năng

Hệ quả

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

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

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

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

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

Cơ năng khi vật  chịu tác động của lực đàn hồi

Công thức cơ năng như sau:

W =  1/2mv2 + 1/2k(∆l)2 = const.

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

4. Thế năng 

Thế năng trọng trường:

Thế năng được xác định theo độ cao của vật so với mặt đất (có thể không lấy mặt đất mà lấy hệ tọa độ khác làm mốc) gọi là thế năng trọng trường. Nói cách khác, cơ năng của vật sẽ phụ thuộc vào độ cao của vật và khối lượng so với trục oy tại hệ quy chiếu.

Vật được càng cao so với điểm tính thì thế năng càng lớn, khi vật được đặt trên mặt đất hoặc điểm tính thì thế năng trọng trường của vật bằng 0- tại trục Oy trong hệ tọa độ. Ví dụ như bóng đèn 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 dùng để chỉ cơ năng của một vật bị ảnh hưởng bởi độ biến dạng của vật. Ví dụ thường gặp như lò xo.

Một vật bao gồm cả thế năng và động năng. 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 bi kẹp vào lò xo chuyển động khi kéo dãn lò xo hay con lắc lò xo chuyển động qua lại

Thế năng đàn hồi

5/5 (1 Review)

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *