Trong các bài viết trước chúng tôi đã phân tích kỹ lưỡng động năng và mọi thứ liên quan đến nó. Trong trường hợp này, chúng tôi tiếp tục đào tạo và tiếp tục nghiên cứu cơ năng. Loại năng lượng này là những gì được tạo ra bởi hoạt động của một cơ thể. Nó có thể được chuyển giữa các cơ thể khác. Có thể nói, nó là tổng của động năng sinh ra do chuyển động của các vật, với thế năng đàn hồi và / hoặc hấp dẫn. Năng lượng này được tạo ra thông qua sự tương tác của các cơ quan liên quan đến vị trí mà mỗi cơ thể có.
Trong bài đăng này, bạn sẽ tìm hiểu mọi thứ liên quan đến năng lượng cơ học, từ cách hoạt động của nó đến cách tính toán nó và các tiện ích của nó. Bạn có muốn tìm hiểu về nó không? Tiếp tục đọc 🙂
Giải thích cơ năng
Để dễ hiểu, chúng ta hãy lấy một ví dụ. Hãy nghĩ về một vật được ném từ khoảng cách xa so với mặt đất. Vật đó sẽ mang động năng trước vì nó đang chuyển động. Khi tiến lên, nó nhận được tốc độ và thế năng hấp dẫn khi nó được nâng lên trên mặt đất. Hãy lấy việc ném bóng làm ví dụ.
Tính đến việc cánh tay của chúng ta tác dụng lên quả bóng, nó sẽ truyền động năng cho nó để nó có thể chuyển động. Trong ví dụ này, chúng ta sẽ xem xét lực ma sát không đáng kể với không khí Hoặc nếu không nó sẽ làm cho việc tính toán và học khái niệm rất khó khăn. Khi quả bóng đã được ném và ở trong không khí, nó mang động năng làm cho nó chuyển động và thế năng hấp dẫn hút nó xuống đất vì nó ở trên cao.
Chúng ta phải luôn nhớ rằng chúng ta phải chịu tác dụng của lực hấp dẫn. Lực hấp dẫn của Trái đất đẩy chúng ta về phía mặt đất với gia tốc 9,8 mét / giây bình phương. Cả hai lực tương tác với quả bóng có tốc độ, gia tốc và hướng khác nhau. Do đó, năng lượng cơ học là kết quả của cả hai năng lượng.
Đơn vị đo năng lượng cơ học, theo Hệ thống quốc tế, là jun.
Công thức
Đối với các nhà vật lý, tính toán năng lượng cơ học chuyển thành tổng của động năng và thế năng hấp dẫn. Điều này được thể hiện bằng công thức:
Em = Ec + Ep
Trong đó Em là cơ năng, Ec là động năng và Ep là thế năng. Chúng ta đã xem công thức động năng trong một bài khác. Khi chúng ta nói về thế năng hấp dẫn, chúng ta đang nói về kết quả của khối lượng nhân với chiều cao và trọng lực. Phép nhân các đơn vị này cho chúng ta thấy thế năng của một vật.
Nguyên tắc bảo toàn năng lượng
Các giáo viên luôn nhấn mạnh nhiều lần rằng năng lượng không được tạo ra cũng không bị phá hủy, mà là chuyển hóa. Điều này đưa chúng ta đến nguyên tắc bảo toàn năng lượng.
Khi năng lượng cơ học đến từ một hệ cô lập (một hệ trong đó không có ma sát) dựa trên các lực bảo toàn (bảo toàn cơ năng của hệ) kết quả của nó sẽ không đổi. Trong một tình huống khác, năng lượng của cơ thể sẽ không đổi miễn là sự thay đổi chỉ xảy ra ở chế độ năng lượng chứ không phải ở giá trị của nó. Tức là, nếu năng lượng được chuyển từ động năng sang thế năng hoặc cơ năng.
Ví dụ, nếu chúng ta ném quả bóng theo phương thẳng đứng, nó sẽ có tất cả động năng và thế năng tại thời điểm bay lên. Tuy nhiên, khi nó đạt đến điểm cao nhất, bị dừng lại mà không dịch chuyển, nó sẽ chỉ có thế năng hấp dẫn. Trong trường hợp này, năng lượng được bảo toàn, nhưng ở chế độ tiềm năng.
Suy luận này có thể được biểu thị bằng toán học với phương trình:
Em = Ec + Ep = hằng số
Ví dụ về bài tập
Để cung cấp cho bạn cách giảng dạy tốt hơn về loại năng lượng này, chúng tôi sẽ đưa ra một vài ví dụ về bài tập và chúng tôi sẽ giải quyết chúng từng bước. Trong những câu hỏi này, chúng ta sẽ liên quan đến các dạng năng lượng khác nhau mà chúng ta đã thấy cho đến nay.
- Kiểm tra tùy chọn sai:
- a) Động năng là năng lượng mà vật sở hữu được do nó chuyển động.
- b) Có thể nói, thế năng hấp dẫn là năng lượng mà một vật sở hữu được do nó nằm ở độ cao nhất định so với bề mặt trái đất.
- c) Cơ năng toàn phần của vật là chung, kể cả khi xuất hiện lực ma sát.
- d) Tổng năng lượng của vũ trụ là không đổi, có thể chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác; tuy nhiên, nó không thể được tạo hoặc phá hủy.
- e) Khi một vật có động năng thì nó có khả năng sinh công.
Trong trường hợp này, lựa chọn sai là lựa chọn cuối cùng. Công không thực hiện bởi vật có động năng làNhưng cơ thể đã cung cấp cho bạn năng lượng đó. Hãy quay lại với ví dụ về quả bóng. Bằng cách ném nó vào không khí, chúng ta là những người thực hiện công việc cung cấp cho nó động năng để chuyển động.
- Giả sử một xe buýt có khối lượng m đi dọc theo đường núi và xuống độ cao h. Tài xế xe buýt giữ phanh để tránh lao xuống dốc. Điều này giữ cho tốc độ của xe buýt không đổi ngay cả khi xe buýt đang giảm dần. Xem xét các điều kiện này, hãy cho biết nó đúng hay sai:
- Độ biến thiên động năng của ô tô bằng không.
- Năng lượng cơ học của hệ thống xe buýt-Trái đất được bảo toàn, vì tốc độ của xe buýt là không đổi.
- Tổng năng lượng của hệ thống bus-Earth được bảo toàn, mặc dù một phần năng lượng cơ học được chuyển hóa thành nội năng.
Đáp án của bài tập này là V, F, V. Đó là, lựa chọn đầu tiên là đúng. Nếu đi vào công thức tính động năng ta có thể thấy rằng nếu tốc độ không đổi thì động năng không đổi. Năng lượng cơ học không được bảo toàn, vì thế năng hấp dẫn tiếp tục thay đổi khi giảm dần từ độ cao. Điều cuối cùng đúng, vì năng lượng bên trong của xe phát triển để giữ cho cơ thể chuyển động.
Tôi hy vọng rằng với những ví dụ này, bạn có thể học tốt hơn về năng lượng cơ học và vượt qua các kỳ thi vật lý tốn kém rất nhiều đối với nhiều người 😛