Cập nhật thông tin chi tiết về Cơ Năng Là Gì? Nêu Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng Của Con Lắc Đơn mới nhất trên website Tvzoneplus.com. Hy vọng nội dung bài viết sẽ đáp ứng được nhu cầu của bạn, chúng tôi sẽ thường xuyên cập nhật mới nội dung để bạn nhận được thông tin nhanh chóng và chính xác nhất.
Cơ năng là một thuật ngữ được sử dụng rất nhiều, đặc biệt là trong vật lý. Thế nhưng khái niệm cụ thể của cơ năng là gì? Định luật bảo toàn cơ năng đăng diễn giải như thế nào? Tất cả lời giải đáp sẽ được Thợ sửa xe lãm rõ ngay trong bài viết này.
Cơ năng là gì?
Theo định nghĩa về cơ năng Vật lý 8 thì khi một vật có được khả năng thực hiện công thì ta sẽ nói là vật có cơ năng hay cơ năng của một vật. Nếu vật có khả năng thực hiện công càng lớn thì cơ năng của vật đó cũng càng lớn. Cơ năng sẽ được tính bằng đơn vị Jun (Ký hiệu là: J).
Còn dựa theo cơ năng vật lý 10 thì cơ năng được định nghĩa là khi một vật chuyển động trong trọng trường thì tổng các động năng và thế năng của vật sẽ được gọi là cơ năng. Cơ năng là một đại lượng có thể dương, có thể âm hoặc cũng có thể bằng không.
Hai dạng cơ năng là gì?
Theo Vật lý lớp 8 thì có 2 dạng cơ năng đó là thế năng và động năng.
Thế năng
Cơ năng của 1 vật sẽ phụ thuộc vào độ cao của vật so với mặt đất hoặc so với một vị trí khác đã được chọn làm mốc để tính độ cao. Chúng ta gọi là thế năng hấp dẫn. Vật có trọng lượng càng lớn và ở vị trí càng cao thì thế năng hấp dẫn của vật sẽ càng lớn.
Cơ năng của 1 vật phụ thuộc vào độ biến dạng của vật và được gọi là thế năng đàn hồi.
Động năng
Động năng chính là cơ năng của một vật được tạo ra nhờ chuyển động. Khi một vật có trọng lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng của nó sẽ càng lớn.
Động năng và thế năng cũng là hai dạng của cơ năng. Cơ năng của một vật sẽ bằng tổng thế năng cùng với động năng của vật đó. Động năng thế năng và cơ năng có quan hệ mật thiết với nhau.
Công thức tính cơ năng
Nếu cơ năng của vật đó chỉ chịu tác dụng của trọng lực
Cơ năng của vật chuyển động là nhờ tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng với thế năng trọng trường của vật:
Trong đó:
Gốc thế năng của 1 vật chuyển động bên trong trường hấp dẫn sẽ được chọn tại mặt đất.
Đối với vật hoặc hệ vật chỉ chịu tác động của trọng lực thì cơ năng của nó chính là một đại lượng bảo toàn. Tức là: W1 = W2, từ đó suy ra biến thiên thế năng W2 – W1 = 0.
Nếu cơ năng của vật đó chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi
Cơ năng của vật có thể chuyển động là nhờ tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật:
Trong đó:
Gốc thế năng được chọn thường sẽ là vị trí cân bằng của lò xo
Đối với vật hoặc hệ vật chỉ chịu tác động từ lực đàn hồi thì cơ năng của nó cũng được coi là một đại lượng bảo toàn. Nghĩa là, W1 = W2, từ đây suy ra biến thiên thế năng W2 – W1 = 0.
Cơ năng và định luật bảo toàn cơ năng
Sự bảo toàn cơ năng chính là định luật bảo toàn chỉ số cơ năng khi chuyển động của 1 vật trong trọng trường mà chỉ chịu tác động của trọng lực hay lực đàn hồi. Hiểu một cách đơn giản thì là, thế năng và động năng của 1 vật có khả năng sẽ bị biến đổi qua lại trong quá trình vật chuyển động bên trong trọng trường. Tuy nhiên do cơ năng bằng tổng của động năng với thế năng nên tổng của chúng vẫn không hề thay đổi.
Định luật bảo toàn cơ năng định nghĩa rằng: “Trong khi chuyển động, nếu 1 vật chỉ chịu tác dụng của của trọng lực thì động năng hoàn toàn có thể chuyển thành thế năng và ngược lại và tổng của chúng tức là cơ năng sẽ được bảo toàn”.
Định luật bảo toàn cơ năng của một vật chỉ chính xác khi vật không chịu phải bất kì lực tác động nào khác từ bên ngoài trừ trọng lực và lực đàn hồi. Nếu trong quá trình chuyển động mà vật phải chịu thêm tác động của bất cứ 1 lực nào khác thì cơ năng của vật sẽ bị thay đổi. Lúc này, công của những lực tác động lên vật sẽ bằng với độ biến thiên của cơ năng.
Hệ quả của cơ năng là gì?
Hệ quả của cơ năng được thể hiện rõ ràng nhất trong quá trình chuyển động của một vật bên trong trọng trường. Nếu thế năng của vật giảm xuống thì động năng của vật sẽ tăng lên và ngược lại. Đồng thời chúng ta cũng có thể hiểu rằng khi động năng ở cực đại thì thế năng sẽ ở mức cực tiểu và ngược lại.
Ứng dụng của định luật bảo toàn cơ năng là gì?
Một số bài tập tiêu biểu về cơ năng
Bài 1: Viết công thức thế năng, động năng và cơ năng của con lắc lò xo.
Giải: Động năng: Wd = 12mv2
Thế năng: Wt =12kx2
Cơ năng: W =12kA2 = 12mw2A2
Bài 2: Cơ năng của 1 con lắc đơn có chiều dài là l, vật có khối lượng là m chuyển động tại nơi có gia tốc là g. Khi đó thì dao động bé cùng với biên độ góc α0 sẽ được xác định bằng công thức nào?
Giải: W =12mgl02
Bài 3: Một con lắc đơn có sợi dây với chiều dài l = 1m, vật nặng có trọng lượng m = 0,2 kg. Ta kéo vật nặng lệch khỏi vị trí cân bằng để cho phương của sợi dây tạo với phương thẳng đứng đúng một góc = 60 độ rồi buông nhẹ. Bỏ qua lực cản của không khí ta lấy g = 10m/s2. Chọn mốc để tính thế năng tại vị trí cân bằng của con lắc. Tính cơ năng của vật thể tại vị trí thả vật cùng vận tốc của vật khi đi qua vị trí cân bằng
Giải: Bỏ qua yếu tố lực cản của không khí thì cơ năng sẽ được bảo toàn.
Chọn mốc thế năng ở 1 vị trí cân bằng (tại O).
=mghA= 0,2 x 10(CO – CH)
= 2 x (l – l x cosα) = 2 x (1 – l x cos60) = 1 (J)
Khi đó, WO = 1= WA(J)
WđO = 1 (DOWtO = 0)
⇔ 12mv02= 1
⇔ vO = 10 (m/s)
Cơ Năng Là Gì? Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng Là Gì?
Cơ năng là một đại lượng đặc trưng cho chuyển động của vật trong trọng trường, mà ở đó giá trị của nó được tính bằng tổng động năng và thế năng.
Một vật bất kỳ có khả năng thực hiện công thì đồng nghĩa với việc xuất hiện cơ năng. Công cơ học và cơ năng tuân theo tỉ lệ thuận. Nếu công càng lớn thì cơ năng càng lớn và ngược lại. Cơ năng được kí hiệu là W.
Đơn vị đo cơ năng là Jun, kí hiệu là J.
Xét trong trường hợp vật chuyển động trong trọng trường thì công thức tính cơ năng được xác định như sau:
Vậy động năng và thế năng trong công thức là gì?
Động năng là năng lượng được sinh ra do quá trình vật chuyển động.
Giá trị của động năng luôn luôn dương và được kí hiệu là Wđ. Công thức tính động năng như sau:
Theo định luật bảo toàn động năng thì khi vật chuyển động, độ biến thiên của đại lượng này sẽ dựa vào ngoại lực tác dụng vào vật. Cụ thể như sau:
Thế năng là năng lượng tiềm năng (hay còn gọi là năng lượng dự trữ) được sản sinh trong quá trình tiếp xúc giữa các phần thông qua lực thế.
Thế năng được kí hiệu là Wt và công thức của nó như sau:
Định luật bảo toàn cơ năng
Định luật bảo toàn cơ năng thực chất là định luật thể hiện sự bảo toàn tuyệt đối giá trị của cơ năng khi vật chỉ chịu sự tác động của trọng lực và lực đàn hồi. Các giá trị của những nguồn năng lượng thành phần như động năng và thế năng luôn thay đổi, tăng giảm và biến đổi qua nhau. Tuy nhiên, tổng giữa chúng thì vẫn được giữ nguyên như giá trị ban đầu. Xét trên từng trường hợp cụ thể, đó là:
Lực đàn hồi ở thế năng giảm thì động năng tăng và khi đàn hồi tăng thì động năng giảm. Như vậy, tổng cơ năng trong toàn trình được cân bằng.
Trong trường hợp chỉ xuất hiện trọng lực ở vật thì động năng sẽ được chuyển hóa thành thế năng và ngược lại. Lúc này, giá trị của hai đại lượng này không đổi, suy ra cơ năng được bảo toàn. Công thức cơ năng là:
Như vậy có thể thấy, cơ năng của một vật chuyển động trong trọng trường chỉ chịu lực thế như trọng lực và lực đàn hồi thì giá trị của nó vẫn được giữ nguyên. Vật ở vị trí động năng cực đại thì thế năng sẽ cực tiểu và ngược lại. Giá trị của cơ năng luôn là một hằng số.
Còn khi chịu tác dụng của một lực khác như: lực ma sát, lực cản… thì giá trị cơ năng sẽ biến thiên, do sự thay đổi công của vật.
Ứng dụng của định luật bảo toàn cơ năng
Định Nghĩa Cơ Năng Là Gì – Hệ Quả &Amp; Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng
Cơ năng là gì?
Cơ năng là một đại lượng được dùng để chỉ khả năng sản sinh công của một vật. Khi vật có khả năng sinh công lớn thì cơ năng của vật đó lại càng lớn. Cơ năng là tổng thể của động năng và thế năng; là sự kết hợp của chuyển động và vị trí của vật thể. Đơn vị của cơ năng là Jun (J)
Khi vật có khả năng thực hiện công cơ học thì vật đó có cơ năng, ví dụ như một vật nặng đang giữ yên ở độ cao h so với mặt đất, nó không thực hiện công nhưng có khả năng thực hiện công khi được buông ra nên sinh ra cơ năng.
Các dạng của cơ năng
Cơ năng chia làm 2 dạng đó là:
Động năng.
Động năng được dùng để chỉ cơ năng của vật được tạo ra do chuyển động. Khi một vật chuyển động càng nhanh, khối lượng càng lớn thì động năng của vật đó càng lớn ví dụ như hòn bi đang lăn.
Thế năng
Thế năng được xác định bởi độ cao của vật so với mặt đất, nó được gọi là thế năng trọng trường. Nói cách khác, cơ năng của một vật sẽ phụ thuộc vào độ cao của vật với một điểm xác định để làm mốc tính độ cao. Vật được đặt cách càng cao so với mốc tính thì thì năng càng lớn, khi vật được đặt trên mặt đất hoặc mốc tính thế năng trọng trường của vật lúc này bằng 0, ví dụ như quạt trần so với nền nhà.
Ngoài thế năng trọng trường của vật thì còn phụ thuộc vào khối lượng của nó, khối lượng càng nhỏ thì thế năng càng nhỏ. Thế năng đàn hồi được dùng để chỉ cơ năng của vật bị ảnh hưởng bởi độ biến dạng của vật ví dụ như lò xò.
Một vật có cả thế năng và động năng, cơ năng của vật sẽ là tổng thể của thế năng và động năng. Khi một vật đang chuyển động trong trọng trường thì cơ năng của nó là tổng của động năng và thế năng. Ta có công thức cơ năng sau: W=Wđ+Wt=1/2mv2+mgz
Định luật bảo toàn cơ năng
Định luật bảo toàn cơ năng là định luật bảo toàn chỉ số cơ năng của vật khi chuyển động trong trọng trường và chị tác động của một lực có thể là trọng lực hoặc lực đàn hồi. Hiểu đơn giản là thế năng và động năng của vật có thể bị biến đổi qua lại trong quá trình vật chuyển động trọng trọng trường nhưng tổng của chúng không bị biến đổi bởi vật mà chịu tác động trực tiếp của lực đàn hồi và trọng lực.
Định luật bảo toàn cơ năng: Trong khi chuyển động, nếu chỉ vật chịu tác động của trọng lực, động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại thế năng chuyển thành động năng. Tổng của chúng là cơ năng của vật được bảo toàn và không thay đổi theo thời gian.
Quá trình chuyển động của vật trong trọng trường nếu thế năng của vật giảm thì động năng của vật sẽ tăng và ngược lại khi động năng của vật tăng thế năng sẽ giảm. Đồng thời tại vị trí mà động năng đạt cực đại thì thế năng sẽ ở cực tiểu và ngược lại, thế năng ở cực đại thì động năng sẽ cực tiểu.
Định luật bảo toàn cơ năng chỉ đúng khi vật không chịu tác động của bất kỳ tác động nào từ bên ngoài ngoài trọng lực và lực đàn hồi. Trong quá trình chuyển động nếu vật chịu thêm các tác động từ lực ma sát, lực cản thì cơ năng của vật sẽ bị biến đổi, công của các lực tác động sẽ bằng độ biến thiên cơ năng.
Cơ năng của vật có chịu tác động của lực đàn hồi hay không?
Đây là câu hỏi mà chúng tôi nhận được rất nhiều từ quý bạn đọc, câu trả lời là Có. Khi một vật trong quá trình chuyển đổi sẽ chịu tác động của lực đàn hồi được tạo ra từ sự biến dạng của lò xo thì cơ năng sẽ bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật. Đại lượng này sẽ được bảo toàn.
3.7
/
5
(
3
bình chọn
)
Khái Quát Về Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng
Trong vật lý học, cơ năng là tổng của động năng và thế năng. Nó là năng lượng kết hợp của chuyển động và vị trí của vật thể
W=Wt+Wđ
Tìm hiểu định luật bảo toàn cơ năng (Nguồn: Internet)
Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng và thế năng trọng trường của vật:
Trong đó:
Gốc thế năng của vật chuyển động trong trường hấp dẫn thường được chọn tại mặt đất.
Đối với vật hoặc hệ vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì cơ năng của nó là một đại lượng bảo toàn
W1 = W2 → Biến thiên thế năng W2 – W1 = 0
Cơ năng của vật chuyển động dưới tác dụng của trọng lực bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật:
Trong đó:
Gốc thế năng được chọn là vị trí cân bằng của lò xo
Đối với vật hoặc hệ vật chỉ chịu tác dụng của lực đàn hồi thì cơ năng của nó là một đại lượng bảo toàn
W1 = W2 → Biến thiên thế năng W2 – W1 = 0
Định luật bảo toàn cơ năng
Định nghĩa tổng động năng và thế năng của vật là cơ năng, ta có định luật bảo toàn cơ năng phát biểu như sau:
Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, tổng của chúng tức là cơ năng của vật và là một đại lượng được bảo toàn (không đổi theo thời gian)
Công thức: Wđ1+Wt1=Wđ2+Wt2
Trong quá trình chuyển động, khi động năng của vật tăng thì thế năng đàn hồi giảm và ngược lại, nhưng tổng động năng và thế năng tức là cơ năng của vật, là đại lượng luôn được bảo toàn.
Qua những lập luận trên, với một vật chuyển động trong trọng trường lực thế bất kì, ta có kết luận: Cơ năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn được bảo toàn.
Hệ quả định luật bảo toàn cơ năng
Ta có hệ quả định luật bảo toàn cơ năng có công thức như sau:
Trọng lực và lực đàn hồi được gọi là lực thế
Bảo toàn năng lượng
Ta có: Cơ năng của hệ = Công của lực thế
Vật chịu thêm tác dụng của ngoại lực (lực cản, lực ma sát)
Cơ năng của hệ = công của lực thế + công của lực không thế (công của lực cản, lực ma sát)
Biến thiên cơ năng: W2 – W1 = công của lực không thế
Bài tập vận dụng
Bài 1: Một vật được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc là 20 m/s từ độ cao h so với mặt đất. Khi chạm đất vận tốc của vật là 30 m/s, bỏ qua sức cản không khí. Lấy g = 10 m/s2. Hãy tính:
a. Độ cao h?
b. Độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất?
c. Vận tốc của vật khi động năng bằng 3 lần thế năng?
Hướng dẫn giải
a. Chọn góc thế năng tại mặt đất (tại B).
Theo định luật bảo toàn cơ năng: W (O) = W (B).
b. Độ cao cực đại mà vật đạt được so với mặt đất.
Gọi A là độ cao cực đại mà vật đạt tới.
+ Cơ năng tại A: W (A) = mgh.
Theo định luật bảo toàn cơ năng: W (A) = W (B)
Cơ năng tại C:
Theo định luật bảo toàn cơ năng: W(C) = W(B).
Bài 2: Một hòn bi có khối lượng 20g được ném thẳng đứng lên cao với vận tốc 4m/s từ độ cao 1,6 m so với mặt đất.
a. Tính trong hệ quy chiếu mặt đất các giá trị động năng, thế năng và cơ năng của hòn bi tại lúc ném vật?
b. Tìm độ cao cực đại mà bi đạt được?
c. Tìm vị trí hòn bi có thế năng bằng động năng?
d. Nếu có lực cản 5N tác dụng thì độ cao cực đại mà vật lên được là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
a. Chọn gốc thế năng tại mặt đất.
b. Gọi điểm B là điểm mà hòn bi đạt được.
Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng: WA = WB ⇔ hmax = 2,42 m
Bên trên là những kiến thức tổng quát về định luật bảo toàn cơ năng. Hy vọng qua bài viết các bạn có thể nắm chắc hơn về định luật để có thể áp dụng vào các bài tập hiệu quả nhất.
Công thức tính chu vi hình vuông : Công thức tính chu vi hình vuông giúp bạn có thể giải được các bài toán trong sách vở cũng như áp dụng vào thực tế. Cùng tìm hiểu công thức này qua bài viết sau.
Bạn đang xem bài viết Cơ Năng Là Gì? Nêu Định Luật Bảo Toàn Cơ Năng Của Con Lắc Đơn trên website Tvzoneplus.com. Hy vọng những thông tin mà chúng tôi đã chia sẻ là hữu ích với bạn. Nếu nội dung hay, ý nghĩa bạn hãy chia sẻ với bạn bè của mình và luôn theo dõi, ủng hộ chúng tôi để cập nhật những thông tin mới nhất. Chúc bạn một ngày tốt lành!