Trong vật lý, cơ năng là tổng của động năng và thế năng. Nó là năng lượng tổng hợp của chuyển động và vị trí của một vật. Định luật bảo toàn cơ năng phát biểu rằng trong một hệ kín, cơ năng không đổi. Hãy cùng tìm hiểu thêm về cơ năng là gì dưới đây.
Khái niệm cơ năng là gì?
Năng lượng cơ học là thuật ngữ được sử dụng để mô tả khả năng của một vật thể để thực hiện công việc. Một vật làm càng nhiều công thì cơ năng của nó càng lớn. Đơn vị của năng lượng cơ học là jun (J).
Cơ năng là gì? Cơ năng được chia thành hai dạng: thế năng và động năng. như sau:
Động năng được dùng để chỉ cơ năng của một vật sinh ra từ chuyển động. Vật chuyển động càng nhanh và khối lượng càng lớn thì động năng của vật đó càng lớn. Ví dụ, viên bi đang lăn.
Tiềm năng hấp dẫn:
Thế năng được xác định bằng độ cao của một vật so với mặt đất (ta không thể lấy mặt đất làm ranh giới mà dùng vị trí khác làm mốc để tính độ cao) gọi là thế năng hấp dẫn. Tức là cơ năng của vật sẽ phụ thuộc vào độ cao của vật, và độ cao được tính với một điểm nhất định làm mốc.
Vật đặt cách mốc càng cao thì thế năng càng lớn, thế năng trọng trường của vật lúc này bằng không khi đặt vật trên mặt đất hay trên mốc. Ví dụ, quạt trần tương đối so với sàn nhà.
Hơn nữa, thế năng hấp dẫn của một vật phụ thuộc vào khối lượng của nó. Vật có khối lượng càng nhỏ thì thế năng càng giảm.
Tiềm năng đàn hồi:
Thế năng đàn hồi là khái niệm dùng để chỉ cơ năng của một vật chịu tác dụng của sự biến dạng của vật đó. chẳng hạn như lò xo.
Một vật có thể có cả thế năng và động năng. Lúc này cơ năng của vật sẽ là tổng của thế năng và động năng. Một vật có cả động năng và thế năng, chẳng hạn như quả rơi, lá rơi, máy bay cất cánh, v.v.
Do đó, khi một vật chuyển động trong trọng trường thì cơ năng của nó bằng tổng động năng và thế năng. Từ đó, chúng ta có công thức cơ học sau:
W = Wd + Wt = mv2 + mgz
Bảo toàn năng lượng cơ học
Định luật bảo toàn cơ năng là một vật chuyển động trong trọng trường và chỉ chịu tác dụng của trọng lực hoặc lực đàn hồi (không chịu tác dụng của lực nào khác như ma sát, lực cản …). Nói một cách đơn giản, trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường, thế năng và động năng của nó có thể thay đổi qua lại, nhưng khi vật đó chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi thì tổng của chúng không đổi.
Định luật Bảo toàn cơ năng: Khi một vật chuyển động, nếu chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, tổng của chúng, tức là cơ năng của vật, được bảo tồn. thời gian).
Từ các định luật trên có thể thấy rằng trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường, nếu thế năng của vật giảm đi thì động năng của vật tăng lên, ngược lại khi động năng của vật tăng lên thì thế năng sẽ tăng lên. Năng lượng của vật sẽ giảm đi. . Đồng thời, tại vị trí mà động năng lớn nhất thì thế năng sẽ nhỏ nhất, ngược lại khi thế năng lớn nhất thì động năng sẽ nhỏ nhất.
Khi một vật đang chuyển động chịu tác dụng của lực đàn hồi sinh ra do sự biến dạng của lò xo đàn hồi thì cơ năng của vật sẽ bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật. Đại lượng này là một đại lượng bảo toàn.
Chú ý: Định luật bảo toàn cơ năng của vật chỉ đúng khi vật không chịu tác dụng của ngoại lực nào ngoài trọng lực và lực đàn hồi. Nếu vật chịu thêm lực như ma sát và lực cản trong quá trình chuyển động thì cơ năng của vật sẽ thay đổi. Công do lực bổ sung (ma sát, lực cản,…) tác dụng lên vật sẽ bằng sự thay đổi cơ năng.
Trong các kiến thức về cơ học thì định luật bảo toàn là kiến thức quan trọng nhất mà bạn cần nắm vững.
Trên đây là thông tin cơ năng là gì được tôi tổng hợp và chia sẻ đến các bạn. Hy vọng những chia sẻ trên sẽ giúp bạn hiểu thêm về tiềm năng của mình!
