Cơ năng là gì? Tìm hiểu sự bảo toàn cơ năng

Cơ năng là khái niệm được xuất hiện trong vật lý. Nó được cho là năng lượng kết hợp của chuyển động và vị trí vật thể đặt tại đó. Vậy cụ thể cơ năng là gì? Để tìm hiểu rõ hơn hãy theo dõi bài viết dưới đây của chúng tôi nhé!

Khái niệm cơ năng là gì?

Cơ năng là gì?

Cơ năng là khái niệm được dùng để chỉ khả năng sản sinh công của một vật. Khi vật có khả năng sinh ra công càng lớn thì cơ năng của vật đó càng lớn. Đơn vị của cơ năng là Jun (J).

Trong vật lý, cơ năng chính là tổng của thế năng và động năng. Trong một hệ kín thì cơ năng sẽ được bảo toàn. Chúng ta cùng tìm hiểu chút về động năng và thế năng nhé!

Động năng

Động năng chính là trạng thái của cơ năng khi vật chuyển động. Một vật chuyển động càng nhanh và khối lượng càng lớn thì tạo ra động năng càng lớn. Ví dụ về động năng: Hòn bị đang lăn

Thế năng

Thế năng trọng trường

Thế năng được xác định bởi độ cao của vật so với mặt đất được gọi là thế năng trọng trường. Nói một cách khác thì cơ năng của vật sẽ bị phụ thuộc vào độ cao của vật so với điểm làm mốc. Từ đó tính ra độ cao. Thế năng trọng trường sẽ còn phụ thuộc vào khối lượng của vật. Khối lượng vật càng nhỏ thì thế năng càng nhỏ.

Vật được đặt cách càng cao so với mốc thì thế năng càng lớn. Vật sẽ có thế năng trọng trường bằng 0 khi vị trí đặt vật trên mặt đất hoặc tại mốc tính. Ví dụ thế năng trọng trường: Quạt được gắn trên trần nhà

Thế năng đàn hồi

Thế năng đàn hồi chính là cơ năng của một vật bị ảnh hưởng bởi độ biến dạng của vật. Ví dụ thế năng đàn hồi: Lò xo

Một vật có thể có cả thế năng và động năng. Ví dụ điển hình chính là máy bay trong quá trình cất cánh. Như vậy, khi một vật đang chuyển động trong trọng trường thì cơ năng của nó bằng tổng của động năng và thế năng. Từ đó ta có công thức tính cơ năng như sau:

W = Wđ + Wt = ½ mv2 + mgz

Sự bảo toàn cơ năng là gì?

Định luật bảo toàn cơ năng chính là định luật bảo toản chỉ số cơ năng của một vật. Được xác định khi vật chuyển động trong trọng trường và chịu tác động của trọng lực hoặc lực đàn hồi. Thế năng và động năng có thể bị biến đổi qua lại với nhau. Trong quá trình chuyển động trong trọng trường thì có diễn ra hiện tượng kể trên.

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

Hệ quả

Trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường, khi thế năng của vật tăng thì động năng sẽ giảm và ngược lại. Đồng thời, tại vị trí mà động năng ở cực đại thì thế năng sẽ ở cực tiểu và ngược lại.

Cơ năng của một vật khi chịu tác động của lực đàn hồi

Khi một vật trong quá trình chuyển động chịu tác động của lực đàn hồi. Lực này được tạo ra bởi sự biến dạng của vật đàn hồi thì cơ năng của vật sẽ bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật. Trong hệ, đây cũng sẽ là đại lượng được bảo toàn.

Định luật bảo toàn cơ năng của một vật chỉ đúng khi vật không chịu thêm bất kỳ tác động nào từ bên ngoài. Ngoại trừ 2 lực kể trên là lực đàn hồi và trọng lực. Nếu trong quá trình chuyển động, vật chịu thêm một lực tác động nào thì cơ năng sẽ bị biến đổi. Công của các lực tác động thêm lên vật sẽ bằng độ biến thiên của cơ năng.

Ta có thể thấy rằng cơ năng và các định luật là những kiến trong phần kiến thức về cơ năng thì định luật bảo toàn là mảng kiến thức quan trọng nhất các bạn cần nắm vững. Hy vọng những kiến thức tổng hợp trên sẽ giúp bạn có thêm thông tin cần thiết trong cuộc sống.