Cơ năng SVIP

I. Động năng

Khi chuyển động, vật có khả năng tác dụng lực lên vật khác và sinh công. Do đó, các vật chuyển động mang năng lượng, gọi là động năng.

Ví dụ: Ô tô đang chuyển động trên đường,...

Động năng của vật được xác định bằng biểu thức:

\(W_đ=\dfrac{1}{2}mv^2\)

Trong đó:

• \(m\) là khối lượng của vật, đơn vị đo là kilôgam (kg);
• \(v\) là tốc độ của vật, đơn vị đo là mét/giây (m/s);
• \(W_đ\) là động năng của vật, đơn vị đo là jun (J).

Nhận xét: Từ công thức xác định động năng, ta thấy vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì khả năng sinh công càng lớn, tức là động năng của vật càng lớn.

II. Thế năng trọng trường

Khi ở trên cao, các vật đều có xu hướng rơi xuống do chịu tác dụng của lực hút Trái Đất. Khi rơi, chúng có thể tác dụng lực lên vật khác và sinh công. Do vậy vật ở độ cao nào đó đều mang năng lượng, được gọi là thế năng trọng trường.

​Ví dụ: Quyển sách nằm trên giá sách cao,...

 Thế năng trọng trường được xác định bằng biểu thức:

\(W_t=Ph\)

Trong đó:

• \(P\) là trọng lượng của vật, đơn vị đo là niutơn (N);
• \(h\) là độ cao của vật so với vị trí được chọn làm mốc thế năng, đơn vị đo là mét (m);
• \(W_t\) là thế năng trọng trường, đơn vị đo là jun (J).

Lưu ý: Nếu vật ở mốc thế năng thì thế năng trọng trường (gọi tắt là thế năng) của vật bằng không.

Nhận xét: Vật có trọng lượng càng lớn và ở càng cao thì khả năng sinh công càng lớn, tức là thế năng của vật càng lớn.

III. Cơ năng 

Khi vật chuyển động ở một độ cao nào đó, vật vừa có động năng, vừa có thế năng.

Xét ví dụ trong trò chơi xích đu:

• Giai đoạn bạn nhỏ chuyển động từ A đến B, độ cao của bạn ấy giảm dần nên thế năng giảm dần, đồng thời tốc độ của bạn ấy tăng dần nên động năng tăng dần.
• Giai đoạn bạn nhỏ chuyển động từ B đến C, thế năng của bạn tăng dần, đồng thời động năng giảm dần.

Như vậy, trong quá trình chuyển động, động năng và thế năng của vật có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau.

Tổng động năng và thế năng của vật được gọi là cơ năng, kí hiệu là \(W\), đơn vị là jun (J).

\(W=W_đ+W_t=\dfrac{1}{2}mv^2+Ph\)

Trong đó:

• \(W_đ\) là động năng của vật, đơn vị là jun (J);
• \(W_t\) là thế năng của vật, đơn vị là jun (J).

Lưu ý: Trong quá trình chuyển động của vật, nếu lực cản rất nhỏ, ta có thể bỏ qua phần cơ năng chuyển hóa thành năng lượng khác. Khi đó, cơ năng được bảo toàn.

1. Năng lượng vật có được do chuyển động được gọi là động năng. Động năng được xác định bằng biểu thức:

\(W_đ=\dfrac{1}{2}mv^2\)

Trong đó: \(m\) là khối lượng của vật, đơn vị đo là kilôgam (kg); \(v\) là tốc độ của vật, đơn vị đo là mét/giây (m/s); \(W_đ\) là động năng của vật, đơn vị đo là jun (J).

2. Năng lượng vật có được do ở một độ cao nào đó được gọi là thế năng trọng trường. Thế năng trọng trường được xác định bằng biểu thức:

\(W_t=Ph\)

Trong đó: \(P\) là trọng lượng của vật, đơn vị đo là niutơn (N); \(h\) là độ cao của vật so với mốc thế năng, đơn vị đo là mét (m), \(W_t\) là thế năng trọng trường của vật, đơn vị đo là jun (J).

3. Cơ năng là tổng của động năng và thế năng của vật:

\(W=W_đ+W_t\)

4. Động năng của vật có thể chuyển hóa thành thế năng và ngược lại. Nếu bỏ qua sự hao phí năng lượng trong quá trình chuyển động thì tổng động năng và thế năng của vật không đổi, tức là cơ năng của vật được bảo toàn.