Động năng là gì? Định lý động năng

Câu hỏi: Động năng là gì? Định lý động năng

Lời giải:

Động năng là:

- Năng lượng mà một vật có được do nó đang chuyển động gọi là động năng.

- Khi một vật có động năng thì vật đó có thể tác dụng lực lên vật khác và lực này sinh công.

Định lý động năng:

Độ biến thiên động năng của một vật bằng công của ngoại lực tác dụng vào vật.

Hãy cùng Top lời giải đi tìm hiểu Động năng là gì? Định lý động năng nhé.

1. Động năng là gì?

Động năng của một vật là năng lượng mà nó có được từ chuyển động của nó. Nó được định nghĩa là công cần thực hiện để gia tốc một vật với khối lượng cho trước từ trạng thái nghỉ tới vận tốc hiện thời của nó. Sau khi đạt được năng lượng này bởi gia tốc của nó, vật sẽ duy trì động năng này trừ khi tốc độ của nó thay đổi.

a) Năng lượng

Năng lượng là một đại lượng vật lí đặc trưng cho khả năng sinh công của vật.

+ Năng lượng tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau: như cơ năng, nội năng, năng lượng điện trường, năng lượng từ trường...

+ Năng lượng có thể chuyển hoá qua lại từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác.

b) Định nghĩa

Động năng là dạng năng lượng của một vật có được do nó đang chuyển động và được xác định theo công thức:

Trong đó: m là khối lượng của vật (kg)

                v là vận tốc của vật (m/s)

                W_đ là động năng (J)

c) Tính chất

- Chỉ phụ thuộc độ lớn vận tốc, không phụ thuộc hướng vận tốc.

- Là đại lượng vô hướng, có giá trị dương.

- Mang tính tương đối.

d) Đơn vị

Đơn vị của động năng là jun (J)

2. Động năng của vật rắn

Trong cơ học cổ điển, động năng của một chất điểm (một vật nhỏ đến nỗi mà khối lượng của nó có thể được xem là chỉ tồn tại tại một điểm), hay một vật không quay, được cho bởi phương trình

với m là khối lượng và v là tốc độ (hay vận tốc) của vật. Trong hệ SI, khối lượng được đo bằng kilogram, tốc độ được đo bằng mét trên giây, và động năng thu được đo bằng joule (Jun).

Ví dụ, một vật khối lượng 80 kg di chuyển với tốc độ 18 mét trên giây (65 km/h) thì động năng của nó là

Ek = (1/2).80.18² J = 12.96 kJ

Bởi vì động năng tỉ lệ theo bình phương tốc độ, nên một vật tăng gấp đôi tốc độ thì nó sẽ có động năng gấp bốn lần ban đầu. Ví dụ, một chiếc xe hơi di chuyển nhanh gấp đôi chiếc khác thì phải tốn quãng đường gấp bốn lần để dừng, nếu lực thắng là bằng nhau.

Động năng của một vật liên hệ với động lượng theo phương trình:

+ p là động lượng

+ m là khối lượng của vật

Động năng tịnh tiến, là động năng liên quan đến chuyển động tịnh tiến, của vật rắn có khối lượng không đổi m, và khối tâm của nó di chuyển với tốc độ v, sẽ bằng với

+ m là khối lượng của vật

+ v là tốc độ khối tâm của vật.

Động năng của bất kỳ vật nào đều phụ thuộc vào hệ quy chiếu mà nó được đo. Tuy nhiên, tổng năng lượng của một hệ cô lập, nghĩa là một hệ không có năng lượng vào hoặc ra, thì không thay đổi trong bất kỳ hệ quy chiếu nào. Do đó, phần hóa năng được chuyển thành động năng bởi một động cơ tên lửa bị phân chia cho tên lửa và khí thải phụ thuộc vào hệ quy chiếu được chọn. Điều này được gọi là hiệu ứng Oberth. Nhưng tổng năng lượng của hệ, kể cả động năng, hóa năng của nhiên liệu, nhiệt,..., được bảo toàn theo thời gian, bất kể đến cách chọn hệ quy chiếu. Tuy nhiên, giá trị tổng năng lượng này thì sẽ khác nhau trong các hệ quy chiếu khác nhau.

Động năng của một hệ phụ thuộc và cách chọn hệ quy chiếu: hệ quy chiếu cho giá trị động năng nhỏ nhất là hệ mà trong đó, tổng động lượng của hệ bằng không. Giá trị động năng nhỏ nhất này đóng góp vào khối lượng bất biến của hệ.

3. Công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng (Định lý động năng)

    Khi lực tác dụng lên vật sinh công dương thì động năng của vật tăng (tức là vật thu thêm công hay vật sinh công âm). Ngược lại, khi lực tác dụng lên vật sinh công âm thì động năng của vật giảm (tức là vật sinh công dương).