Cơ năng SVIP

1. ĐỘNG NĂNG VÀ THẾ NĂNG

➤ Xác định biểu thức tính động năng

Động năng là dạng năng lượng vật có được do chuyển động. Vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn.

Ô tô đang chuyển động trên đường

Máy bay đang chuyển động trên bầu trời

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 chuyển động của vật, đơn vị đo là mét trên giây (m/s).
• \(W_đ\) là động năng của vật, đơn vị đo là jun (J).

➤ Xác định biểu thức tính thế năng

Thế năng trọng trường, hay gọi tắt là thế năng, là năng lượng vật có được khi ở trên cao so với mặt đất (hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao). Vật có trọng lượng càng lớn và độ cao càng lớn thì thế năng của vật càng lớn.

 Quyển sách nằm trên giá sách cao

Đồng hồ treo trên tường

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.

2. CƠ NĂNG VÀ SỰ CHUYỂN HÓA NĂNG LƯỢNG

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).

Trong thực tế, một vật có thể vừa có động năng, vừa có thế năng.

Dù lượn đang lướt trên không

Vệ sinh nhân tạo đang quay xung quanh Trái Đất

Hiện nay, nhiều loại máy móc có khả năng chuyển đổi qua lại giữa các dạng năng lượng thành cơ năng.

Ở tháp điện gió, cơ năng của dòng không khí biến đổi thành cơ năng của các cánh quạt và tuabin của máy phát điện rồi biến đổi thành điện năng.

➤ Phân tích sự chuyển hóa năng lượng trong một số trường hợp đơn giản

Xét ví dụ về một người nhảy từ bệ cao xuống tấm đệm đàn hồi:

• Trong giai đoạn người đang rơi xuống: độ cao so với mặt đất giảm dần → thế năng giảm, đồng thời tốc độ tăng dần → động năng tăng.
• Khi chạm vào đệm và bật ngược trở lại: người bắt đầu bay lên, độ cao tăng dần → thế năng tăng, còn tốc độ giảm dần → động năng giảm.

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