Cơ năng là gì? Sự bảo toàn và hệ quả của cơ năng

Cơ năng là một khái niệm được dùng nhiều nhất trong vật lý. Cơ năng được hiểu là tổng của động năng và thế năng. Hay một cách hiểu khác, cơ năng là năng lượng kết hợp của chuyển động và vị trí của vật thể. Thế nhưng cụ thể khái niệm của cơ năng là gì? Sự bảo toàn cơ năng như thế nào sẽ được giải đáp qua bài viết dưới đây nhé!

Cơ năng là gì?

Trong vật lý, 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).

Cơ năng được chia làm hai dạng đó là thế năng và động năng.

Động năng và Thế năng 

Động năng 

Động năng chính là cơ năng của một vật được tạo ra do chuyển động. Khi một vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng của vật đó càng lớn.

Động năng từ hòn bi đang lăn
Động năng từ hòn bi đang lăn

Thế năng trong cơ năng là gì

Thế năng lại được chia nhỏ ra thành thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi:

  • Thế năng trọng trường

Thế năng trọng trường được hiểu là độ cao của vật so với mặt đất. Vì thế năng là một phần của cơ năng nên cơ năng của một vật sẽ phụ thuộc vào độ cao của vật với một điểm xác định làm mốc.

Vật được đặt cách càng cao so với mốc tính thì thế năng càng lớn. Khi vật được đặt trên mặt đất hoặc đặt tại mốc tính thì thế năng trọng trường của vật lúc này bằng 0.

Thế năng trọng trường
Thế năng trọng trường

Ngoài ra, thế năng trọng trường của vật còn phụ thuộc vào khối lượng của vật đó. Vật có khối lượng càng nhỏ thì thế năng càng nhỏ.

  • Thế năng đàn hồi

Thế năng đàn hồi dùng để chỉ việc cơ năng của một vật bị ảnh hưởng bởi độ biến dạng của chính nó.

Thế năng đàn hồi
Thế năng đàn hồi

Trong thực tế, nhiều vật sẽ có cả thế năng và động năng. Lúc này cơ năng của vật sẽ là tổng của thế năng và động năng.

Từ đó suy ra được, 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 cơ năng như sau:

W = Wđ + Wt = ½ mv2 + mgz

Sự bảo toàn cơ năng là gì?

Sự bảo toàn cơ năng là định luật bảo toản chỉ số cơ năng khi vật chuyển động của vật trong trọng trường và chỉ chịu tác động của trọng lực hoặc lực đàn hồi. Hiểu một cách khác, thế năng và động năng của 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: “Trong khi chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của của trọng lực, động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, và tổng của chúng, tức là cơ năng của vật sẽ được bảo toàn”

Định luật bảo toàn cơ năng của một vật chỉ đúng khi vật không chịu bất kì lực tác động nào khác từ bên ngoài, ngoại trừ trọng lực và lực đàn hồi. Nếu trong quá trình chuyển động vật chịu thêm tác động của các lực khác thì cơ năng của vật sẽ bị biến đổi. Lúc này, công của các lực tác động lên vật sẽ bằng độ biến thiên của cơ năng.

Định luật bảo toàn cơ năng
Định luật bảo toàn cơ năng

Hệ quả của cơ năng là gì?

Hệ quả của cơ năng được thể hiện trong quá trình chuyển động của một vật trong trọng trường. Nếu thế năng của vật giảm thì động năng của vật sẽ tăng và ngược lại. Đồng thời chúng ta có thể hiểu, khi 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 trực tiếp của lực đàn hồi mà lực này lại được tạo ra từ sự biến dạng của lò xo thì cơ năng của vật sẽ bằng tổng động năng và thế năng đàn hồi của vật. Đại lượng này là một đại lượng được bảo toàn.

Như vậy, bài viết trên đã cung cấp đầy đủ những thông tin về cơ năng là gì, định luật bảo toàn cơ năng và hệ quả. Hy vọng rằng với những kiến thức và chia sẻ trên đã giúp các bạn có thêm nhiều thông tin hơn về cơ năng và hiểu hơn về những hiện tượng trong cuộc sống nhé!



Bài viết liên quan

Công dịch chuyển trong thế năng Tổng hợp kiến thức và bài tập về công của lực điện

Công của lực điện sẽ làm dịch chuyển điện tích q trong điện trường E với độ dài d. Nó được xác định bằng công thức A = qEd. Ở đây d được hiểu là độ dài của đoạn từ hình chiếu điểm đầu đến hình chiếu điểm cuối lên một đường sức từ. d…

Những điều quan trọng cần biết về nguyên lý cảm biến áp suất là gì?

Cảm biến áp suất là thiết bị được sử dụng phổ biến và rộng rãi. Chúng dùng để xác định chất lỏng, cụ thể là mức chất lỏng và áp suất của chúng. Trong đó việc hiểu nguyên lý cảm biến áp suất là gì là điều vô cùng quan trọng. Bài viết này thietbikythuat…

Tín hiệu Thermocouple là gì? Tìm hiểu về Bộ chuyển Đổi Tín Hiệu Thermocouple

Hiện nay, cảm biến nhiệt độ có rất nhiều loại. Một số cái tên phổ biến có thể kể đến như cảm biến pt100, cảm biến nhiệt bán dẫn, cảm biến nhiệt hồng ngoại… Trong đó, cảm biến can nhiệt với tên gọi là cảm biến Thermocouple có tính ứng dụng khá phổ biến. Đây…