Động Năng – Thế Năng
Khái niệm, công thức tính, sự chuyển hoá & bảo toàn cơ năng
Khi một vật đang chuyển động, nó mang trong mình một dạng năng lượng — gọi là động năng. Năng lượng này thể hiện qua khả năng tác dụng lực lên vật khác:
- Búa đang chuyển động đập vào thanh thép → làm thép biến dạng.
- Gió thổi → làm quay cánh quạt tua-bin.
- Dòng nước chảy → làm quay bánh xe nước.
• $m$: khối lượng của vật (kg)
• $v$: tốc độ của vật (m/s)
• $W_đ$: động năng của vật (J – Jun)
▸ Yếu tố ảnh hưởng đến động năng
Động năng phụ thuộc vào hai yếu tố:
Vật có khối lượng càng lớn và tốc độ càng lớn thì động năng càng lớn.
▸ Cách nhận biết vật có động năng
$W_đ = \dfrac{1}{2}mv^2 = \dfrac{1}{2} \times 0{,}45 \times 10^2 = 22{,}5$ J.
• Khối lượng: $1$ tấn $= 1\,000$ kg.
• Tốc độ: $v$ (m/s) $= \dfrac{v(\text{km/h})}{3{,}6}$ → ví dụ: $36$ km/h $= 10$ m/s.
Khi một vật nằm ở một độ cao so với mặt đất (hoặc so với một vị trí được chọn làm mốc), vật đó có khả năng sinh công khi rơi xuống — năng lượng ấy gọi là thế năng trọng trường (gọi tắt là thế năng).
• $P$: trọng lượng của vật (N), với $P = 10m$
• $m$: khối lượng của vật (kg)
• $h$: độ cao của vật so với gốc thế năng (m)
• $W_t$: thế năng trọng trường (J – Jun)
▸ Yếu tố ảnh hưởng đến thế năng
Thế năng trọng trường phụ thuộc vào hai yếu tố:
| Yếu tố | Ảnh hưởng |
|---|---|
| Khối lượng $m$ | $m$ càng lớn → $W_t$ càng lớn (cùng độ cao) |
| Độ cao $h$ | $h$ càng lớn → $W_t$ càng lớn (cùng khối lượng) |
▸ Gốc thế năng
Giá trị thế năng thay đổi theo gốc thế năng được chọn. Thông thường, người ta chọn mặt đất làm gốc thế năng. Tại gốc thế năng, $h = 0$ nên $W_t = 0$.
$W_t = 10mh = 10 \times 2 \times 5 = 100$ J.
▸ So sánh thế năng hai vật
- Cùng khối lượng: vật ở cao hơn có thế năng lớn hơn.
- Cùng độ cao: vật có khối lượng lớn hơn có thế năng lớn hơn.
▸ Sự chuyển hoá giữa động năng và thế năng
Động năng và thế năng có thể chuyển hoá qua lại lẫn nhau:
(Thế năng chuyển hoá thành động năng.)
(Động năng chuyển hoá thành thế năng.)
$W_t$ max, $W_đ = 0$
$W_t \downarrow$, $W_đ \uparrow$
$W_t = 0$, $W_đ$ max
▸ Bảo toàn cơ năng
▸ Khi có ma sát
Khi có lực cản (ma sát, sức cản không khí…): cơ năng KHÔNG bảo toàn → một phần cơ năng bị chuyển hoá thành nhiệt năng.
▸ Định luật bảo toàn năng lượng
Ngoài thế năng trọng trường, vật còn có thể tích trữ năng lượng dưới các dạng thế năng khác:
Ví dụ: cây cung bị kéo căng, lò xo bị nén, dây cao su bị căng…
Để xem lý thuyết đầy đủ kèm hình ảnh minh hoạ, các bảng tổng hợp công thức, sai lầm thường gặp và phương pháp giải chi tiết các dạng bài tập, hãy đọc bài viết bên dưới:
Khái niệm, công thức, hình ảnh minh hoạ, các dạng bài tập điển hình kèm ví dụ & lời giải chi tiết, sơ đồ tư duy và các sai lầm thường gặp.
Sau khi đã nắm vững lý thuyết, các em hãy chuyển sang tab Bài Tập để luyện 22 câu bám sát chương trình SGK!
Cùng luyện bài Động năng – Thế năng!
22 câu: 17 trắc nghiệm · 3 đúng/sai · 2 tự luận
Tuyệt vời!
Cô Trần Thị Thanh Thảo
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS
Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu