Cơ năng - Lý thuyết cơ bản về thành phần, định luật bảo toàn cơ năng

Cơ năng là gì?

Cơ năng cho biết khả năng sinh công của lực, vật có cơ năng là vật đó có khả năng thực hiện công cơ học. Vật có khả năng thực hiện công cơ học lớn thì cơ năng của vật càng lớn. Hay nói cách đơn giản hơn cơ năng là dạng năng lượng kết hợp của chuyển động và vị trí của vật.

Ví dụ như 1 vật đang đứng yên ở độ cao h so với mặt đất (không thực hiện công) nhưng vật vẫn có khả năng thực hiện công (khi ném, thả) thì vật đó vẫn có cơ năng.

Cơ năng

Ký hiệu cơ năng

Cơ năng được ký hiệu là W trong các công thức tính toán để dễ dàng sử dụng giống như các ký hiệu khác trong vật lý như hiệu điện thế (U), cường độ dòng điện (I), điện trở (R),…

Đơn vị cơ năng

Cơ năng là dạng năng lượng cho biết khả năng sinh công của vật nên chúng sử dụng đơn vị Jun (J) trong hệ đo lường quốc tế SI.

Sự bảo toàn cơ năng

Định luật bảo toàn cơ năng được phát biểu như sau: Khi một vật chuyển động trong trọng trường chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của vật được bảo toàn và tính theo công thức sau:

W = Wđ + Wt = ½ mv² + mgz = const (hằng số)

Lưu ý: Định luật bảo toàn cơ năng chỉ áp dụng khi vật không chịu thêm bất cứ tác động từ bên ngoài nào trừ trọng lực hoặc lực đàn hồi. Trong quá trình chuyển động vật nhận thêm tác động lực khác như lực ma sát, lực cảm,… thì cơ năng sẽ thay đổi. Công của lực tác động sẽ bằng độ biến thiên cơ năng.

Hệ quả

Khi vật chuyển động trong trọng trường sẽ có các hệ quả như sau:

• Nếu động năng (Wt) giảm thì thế năng tăng và ngược lại (động năng và thế năng chuyển hóa lẫn nhau)
• Vị trí động năng đạt cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại

Sự bảo toàn cơ năng

Thành phần của cơ năng

Dựa vào định luật bảo toàn động năng, ta có thể thấy thành phần của cơ năng bao gồm động năng và thế năng. Cùng AME Group tìm hiểu rõ hơn về 2  thành phần này của cơ năng nhé!

Động năng

Động năng là phần năng lượng được tạo ra do vật trong quá trình chuyển động chuyển động. Khi vật chuyển động nhanh và khối lượng lớn thì động năng của nó càng lớn.

Wđ = ½ mv²

Thế năng

Thế năng có 2 dạng là thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi:

Thế năng trọng trường

Thế năng trọng trường được xác định bởi độ cao của vật so với mặt đất – cơ năng của vật phụ thuộc vào độ cao của vật và điểm xác định làm mốc để tính độ cao. Thế năng trọng trường cũng phụ thuộc vào trọng lượng của vật, trọng lượng càng lớn thì thế năng càng lớn.

Thế năng đàn hồi

Thế năng đàn hồi là dạng cơ năng của vật bị ảnh hưởng bởi độ biến dạng của vật. Ví dụ như lò xo gắn vào 1 đầu của vật và thả vật từ trên xuống thì đó là thế năng đàn hồi.

Cơ năng của vật chịu tác động lực đàn hồi

Khi vật trong quá trình chuyển động chịu tác động của lực đàn hồi được tạo ra do sự biến dạng của lò xo đàn hồi thì khi đó cơ bằng bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật.

Trên đâu là những thông tin về cơ năng được AME Group tổng hợp để gửi đến bạn kiến thức đầy đủ và hữu ích nhất. Hãy tiếp tục theo dõi và ủng hộ chúng tôi trong các bài viết tiếp theo nhé!