Cơ năng là gì? Định luật bảo toàn cơ năng là gì?

Cơ năng là đại lượng đóng vai trò rất quan trọng trong vật lý. Đây là dạng năng lượng kết hợp giữa vị trí và chuyển động của vật thể. Vậy cơ năng là gì? Định luật bảo toàn cơ năng được phát biểu như thế nào? Hãy cùng Vimitech.vn tìm hiểu về kiến thức này qua bài chia sẻ dưới đây nhé.

1. Cơ năng là gì?

Cơ năng là gì?

Cơ năng là dạng năng được được tổng hợp từ tổng động năng và thế năng. Cơ năng thể hiện khả năng sinh công của một vật, vật nào càng có khả năng sinh công lớn thì cơ năng của vật đó càng lớn.

Cơ năng là sự hòa trộng giữa 2 dạng năng lượng đó là thế năng và động năng.

• Thế năng là khả năng sinh công của vật nhờ lực hút của trái đất. Vật có khối lượng càng lớn và vị trí cách xa so với hệ quy chiếu thì thế năng càng lớn. Cơ năng của một vật mà phụ thuộc vào độ biến dạng của vật đó là thế năng đàn hồi.
• Động năng dùng để chỉ khả năng sinh công của một vật được tạo ra do chuyển động của vật. Chuyển động của một vật càng nhanh thì khối lượng càng lớn thì động năng của vật đó càng lớn. Động năng, thế năng và cơ năng là các đại lượng vật lý có mối liên hệ chặt chẽ với nhau.

2. Công thức tính cơ năng

Cơ năng là gì? Công thức tính cơ năng là gì?

Công thức tính cơ năng trong trường hợp vật này chỉ chịu tác dụng của trọng lực trái đật:

Trong đó:

• Wđ là động năng của vật, đơn vị Jun
• Wt là thế năng của vật, đơn vị Jun
• Gốc thế năng của vật chuyển động bên trong trọng lực sẽ dược chọn tại mặt đất.
• Đối với vật hoặc hệ vật chỉ chịu tác động của lực hấp dẫn thì cơ năng sẽ được bảo toàn. Tức là W1=W2.

2. Định luật bảo toàn cơ năng

Cơ năng là gì? Định luật bảo toàn cơ năng là gì?

Bảo toàn cơ năng là định luật bảo toàn chỉ số cơ năng khi vật chuyển động trong trọng trường và chỉ chịu tác dụng của trọng lực và lực đàn hồi. Nói một cách đơn giản là thế năng và động năng của một vật có khả năng bị biến đổi qua lại trong quá trình vật chuyển động trong trọng trường. Nhưng do cơ năng bằng tổng của động năng và thế năng nên tổng của chúng vẫn không thay đổi.

Định luật bảo toàn cơ năng được phát biểu như sau: “Trong khi chuyển động nếu vật chỉ chịu tác động của trọng lực, động năng có thể chuyển thành thế năng là ngược lại. Tổng của thế năng và động năng hay chính là cơ năng sẽ được bảo toàn.

Định luật bảo toàn cơ năng này đúng khi và chỉ kho vật không chịu bất kỳ tác động của một lực nào khác từ bên ngoài ngoại trừ trọng lực và lực đàn hồi. Nếu quá trình vật chuyển động mà chịu tác động của các lực khác thì cơ năng của vật sẽ bị biến đổi. Đồng thời công của các lực tác động lên vật sẽ bằng độ biến thiện của cơ năng.

4. Hệ quả của cơ năng là gì?

Hệ quả của cơ năng được biểu hiện trong quá trình chuyển động cảu một vật trong trọng trường. Nếu đại lượng thế năng của vật giảm thì động năng sẽ tăng hoặc ngược lại. Nói một cách đơn giảm khi động năng ở cực đại thì thế năng ở điểm cực tiểu và ngược lại.

5. Cơ năng khi chịu tác dụng của lực đàn hồi

Cơ năng là gì? Cơ năng chịu ảnh hưởng như thế nào từ lực đàn hồi?

Một vật trong quá trình chuyển động sẽ chịu tác động trực tiếp từ lực đàn hồi. Lực đàn hồi này được tạo ra nhờ sự biến dạng của lò xo, lưc này cơ năng của vật sẽ bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật đó. Đại lượng này một đại lượng bảo toàn

Lưu ý: Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng khi vật chỉ chịu tác dụng của 2 lực đó là trọng lực và lực đàn hồi. Ngoài ra không chịu thêm bất kỳ lực nào như lực cản, lực ma sát,..

Công thức cơ năng như sau:

W =  1/2mv2 + 1/2k(∆l)2 = const.

6. Ứng dụng của định luật bảo toàn cơ năng là gì?

Định luật bảo toàn cơ năng được ứng dụng rất phổ biến và rộng rãi. Nó được ứng dụng kết hợp với công thức tính sự chuyển động chuyển hóa năng lượng để có thể giải quyết được bài toán có liên quan đến cơ năng một cách nhanh chóng.

Cơ năng là một phần không thể thiếu trong cuộc sống, đại lượng vật lý này có mặt ở mọi nơi xung quanh chúng ta. Cơ năng được sử dụng để di chuyển đồ vật, giúp con người tối ưu sức lao động. Từ thủy điện tới năng lượng gió hoặc sản xuất điện năng, các dây chuyền máy móc đều có sự xuất hiện của cơ năng.