Cơ năng không chỉ được nhắc nhiều trong kiến thức những bài học mà còn cả trong công việc. Vậy cơ năng là gì, có bao nhiêu loại cơ năng và công thức tính chuẩn như thế nào? Hãy cùng với Mecsu đi tìm câu trả lời ở bài viết dưới đây anh em nhé.
Cơ năng là gì?
Anh có thể được hiểu là một đại lượng được dùng để thể hiện khả năng sản sinh ra công của một vật bật kỳ nào đó. Khi một vật sinh ra công càng lớn thì cơ năng của nó cũng càng lớn. Đơn vị của cơ năng được gọi là Jun hay Joule (J).
Cơ năng của một vật được chia làm 2 dạng chính là thế năng và động năng. Vậy nên để có thể tính chính xác được cơ năng của một vật cần nắm kỹ được chỉ số của chúng.
→ Hướng dẫn tính cơ năng chuẩn
Đối với một vật sẽ luôn có động năng và thế năng, vậy nên cơ năng của vật sẽ bao gồm động năng và thế năng. Ví dụ như chiếc lá rơi, máy bay cất cánh, thả con lắc di chuyển trong không gian,...
Khi vật chuyển động trong trọng trường thì cơ năng sẽ bằng tổng của cả động năn và thế năng. Vậy nên công thức tính cơ năng chuẩn sẽ là:
W= ½ mv2 + mgz
Trong đó:
- Gốc thế năng của một vật bất kỳ sẽ chuyển động liên tục trong trường hấp dẫn và thường sẽ chọn điểm tại mặt đất.
- Đối với vật chỉ chịu tác động của trọng lực thì cơ năng của vật sẽ được tính là một đại lượng bảo toàn (W1 = W2), qua đó chúng ta cũng có thể kết luận được rằng biến thiên thế năng W2 - W1= 0.
Cơ năng của một vật khi chịu tác động của lực đàn hồi
Cơ năng của một vật có khả năng chuyển động được là nhờ vào tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng cũng tương tự như thế năng đàn hồi của vật.
W = Wđ + Wt = ½ mv2 + mgz
Trong đó:
- Gốc thế năng được chọn sẽ là cơ năng ở vị trí cân bằng của lò xo.
- Đối hệ vật hoặc vật chịu tác động từ lực đàn hồi thì cơ năng cũng được cho là một đại lượng bảo toàn.
Có bao nhiêu dạng của cơ năng?
Thông thường, cơ năng sẽ nằm ở 2 dạng mà anh em nên biết: đó là động năng và thế năng. Hãy cùng tìm hiểu chi tiết về động năng, thế năng dưới đây nhé:
→ Động năng
Động năng được dùng để thể hiện cơ năng của một vật được tạo ra bởi sự chuyển động.
Khi vật chuyển động càng nhanh và khối lượng càng lớn thì động năng của vật cũng sẽ càng lớn theo.
→ Thế năng
Thế năng sẽ có 2 loại là thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi:
- Thế năng trọng trường được xác định bởi độ cao của một vật với mặt đất.
Trong trường hợp ngoài mặt đất thì anh em có thể sử dụng một vị trí khác để làm mốc tính độ cao (đồng nghĩa cơ năng của vật sẽ phụ thuộc vào độ cao của vật hơn một điểm xác định).
Khi vật ở vị trí càng cao hơn mốc thì thế năng càng lớn. Trường hợp vật đặt trên mặt đất thì thế năng trọng trường của vật sẽ là 0. Bên cạnh đó thế năng trọng trường còn phụ thuộc vào khối lượng của vật.
- Thế năng đàn hồi được sử dụng trong trường hợp cơ năng của một vật bị ảnh hưởng bởi độ biến dạng của vật.
Quy tắc nắm bàn tay trái: Ứng dụng & quy tắc sử dụng
Định luật bảo toàn cơ năng
Định luật bảo toàn cơ năng được phát biểu như sau: Trong quá trình chuyển động của một vật bất kỳ, nếu vật chỉ chịu tác động của một loại trọng lực cụ thể nào đó thì động năng hoàn toàn có thể sẽ chuyển thành thế năng và ngược lại. Đồng thời cơ năng sẽ được bảo toàn tuyệt đối.
Định luật bảo toàn cơ năng của một vật sẽ đạt tính chính xác cao nhất khi vật không phải chịu bất kỳ 1 lực tác động bất kỳ nào khác từ bên ngoài (trừ trọng lực và lực đàn hồi).
Đồng nghĩa với việc trong quá trình chuyển động nếu như vật phải chịu thêm tác động của một hay nhiều lực bất kỳ nào khác thì cơ năng của vật đó sẽ có sự thay đổi ngay lập tức (không còn chính xác). Vì lúc này công của những lực đó đã tác động lên vật sẽ bằng với độ biến thiên của các cơ năng.
Quy tắc nắm tay phải: Ứng dụng & Quy tắc sử dụng
→ Hệ quả của định luật bảo toàn cơ năng
Dựa trên quá trình chuyển động của một vật bên trong trọng trường anh em có thể dễ dàng nhận thấy được hệ quả của cơ năng một cách rõ ràng:
- Trường hợp thế năng của một vật giảm xuống thì động năng của vật đó sẽ tăng lên và ngược lại.
- Tại một vị trí bất kỳ nào đó, nếu động năng cực đại thì thế năng của vật sẽ cực tiểu và ngược lại.
Lưu ý thêm: Trong quá trình chuyển động của một vật, nếu vật chịu tác động của lực đàn hồi được lò xo đàn hồi bị biến dạng tạo ra cơ năng của vật sẽ được tính bằng tổng động năng với thế năng đàn hồi của vật đó. Đại lượng được xác nhận cũng là đại lượng được bảo toàn.
Mời anh em xem thêm nhé:
- Điện từ trường là gì? Có bao nhiêu loại trường điện từ
- Động năng: Khái niệm, công thức & ý nghĩa
Qua bài chia sẻ ở trên Mecsu mong rằng có thể giúp anh em nắm đầy đủ thông tin về cơ năng. Nếu anh em cần hỗ trợ hoặc tham khảo gì thêm hãy liên hệ với Mecsu tại địa chỉ mecsu.vn để được tư vấn tận tình nhé.