Blog Chia sẻ kiến thức Cơ năng là gì? Công thức và bài tập định luật bảo toàn cơ năng

Cơ năng là gì? Công thức và bài tập định luật bảo toàn cơ năng

15:39 12/05/2022

Trong chương trình Vật lý, cơ năng là tổng hợp của yếu tố động năng và thế năng. Đây là năng lượng kết hợp giữa chuyển động và vị trí của vật thể. Định luật bảo toàn cơ năng phát biểu rằng cơ năng không thay đổi trong một hệ kín. Tìm hiểu thêm về cách cơ năng là gì? Và nó hoạt động cũng như có vai trò quan trọng như thế nào trong bài viết dưới đây.

Cơ năng là kiến thức vật lý quan trọng
Tổng hợp kiến thức về cơ năng

Khái niệm về cơ năng là gì?

Cơ năng hay còn gọi là cơ năng toàn phần là một thuật ngữ dùng để mô tả khả năng hoạt động, sinh công của một vật thể. Khả năng sinh công của vật càng cao thì cơ năng của vật đó càng lớn. Đơn vị biểu diễn của cơ năngJun (J)

Trong vật lý, cơ năng là tổng của thế năng và động năng. Năng lượng cơ học được tiết kiệm trong một hệ thống khép kín

  • Thế năng chính là cơ năng của vật khi vật đó ở một độ cao nhất định. Cơ năng của vật ở một độ cao so với mặt đất hoặc vật đó so với một vị trí được chọn làm mốc, đây gọi là thế năng hấp dẫn. Thế năng hấp dẫn được tính bằng 0 khi vật đó nằm trên mặt đất. Vật này có khối lượng càng lớn và ở vị trí càng cao thì thế năng hấp dẫn cũng càng lớn. Trong khi đó, thế năng đàn hồi được xem là cơ năng của vật khi phụ thuộc vào độ biến dạng của lò xo.
  • Động năng chính là cơ năng của vật do vật đó chuyển động tạo ra. Vật có khối lượng càng nặng đồng thời chuyển động càng nhanh thì động năng cũng càng lớn. Trường hợp vật đứng yên thì động năng bằng 0.


Xem thêm: Sóng cơ là gì? Lý thuyết về sóng cơ và sự truyền sóng cơ

Cơ năng của vật chuyển động do yếu tố trọng trường

Khái niệm 

Khi có một vật chuyển động trong trọng trường thì giá trị tổng của yếu tố động năng và thế năng của vật đó được gọi là cơ năng.

W = Wđ + Wt = ½ mv2 + mgz.

Định luật bảo toàn cơ năng 

Nếu một vật chuyển động chỉ nhờ trọng trường thì cơ năng của vật đó được bảo toàn.

W = Wđ + Wt = const hay ½ mv2 + mgz = const.

Hệ quả của định luật

Trong chuyển động của vật nhờ trọng trường: 

  • Khi động năng giảm xuống thì thế năng tăng lên và ngược lại.  
  • Tại thời điểm động năng cực đại thì thế năng cực tiểu và ngược lại.


Khi đã nắm vững lý thuyết về cơ năng và sóng điện từ là gì giúp học sinh học tốt môn Vật Lý hơn. 


Ví dụ về cơ năng khi trái bóng rơi
Hiểu rõ khái niệm cơ năng là gì?

Cơ năng của vật dưới sự tác dụng của lực đàn hồi

Nếu chỉ có lực đàn hồi do biến dạng của lò xo đàn hồi tác dụng lên vật trong quá trình vật chuyển động thì cơ năng được tính bằng tổng động lượng và động năng. năng lượng. Sẽ được thực hiện. Thế năng đàn hồi của vật nào đó là một đại lượng bảo toàn

W = ½ mv2 + ½ k(Δl)2 = const

Chú ý: 

Định luật bảo toàn cơ năng của vật chỉ áp dụng khi vật đó không chịu thêm tác động bên ngoài. Trừ hai lực trên là lực đàn hồi và trọng lực. Nếu tác dụng thêm lực khi vật đang chuyển động thì cơ năng sẽ thay đổi. Công do ngoại lực tác dụng lên vật bằng độ biến thiên cơ năng. Kiến thức này rất quan trọng nên nếu các bạn học sinh gặp vấn đề trong quá trình giải bài tập có thể tham gia hỏi đáp tại Colearn để được giúp đỡ nhé.

Chuyển hóa của cơ năng trong việc rơi tự do
Áp dụng định luật bảo toàn cơ năng vào cuộc sống

Câu hỏi trắc nghiệm lý thuyết cơ bản về cơ năng

Bài tập

Câu 1: 

Trong khi thả vật A thả rơi tự do thì các yếu tố liên quan thay đổi như thế nào?

A. Giá trị động năng không đổi. 

B. Giá trị thế năng không đổi. 

C. Tổng giá trị động năng và thế năng không đổi. 

D. Tổng giá trị động năng và thế năng biến thiên không ngừng.

Câu 2: 

Mỗi khi vận động viên trượt tuyết trượt xuống một vách đá, tốc độ trượt của vận động viên sẽ tăng lên. Khi đó đối với vận động viên?

A. Giá trị động năng và thế năng tăng lên

B. Giá trị động năng tăng lên, thế năng giảm xuống

C. Giá trị động năng không thay đổi, thế năng giảm xuống

D. Giá trị động năng giảm xuống, thế năng tăng lên

Xem thêm: Phương pháp học tốt Vật Lý lớp 12 hiệu quả nhất

Câu 3: 

Trong quá trình dao động của một con lắc đơn bất kì:

A. Động năng đạt đến giá trị cực đại tại vị trí cân bằng

B. Thế năng đạt đến giá trị cực đại tại vị trí cân bằng

C. Giá trị cơ năng có giá trị bằng 0

D. Giá trị của thế năng và động năng bằng nhau

Câu 4: 

Chọn đáp án sai trong câu: Đại lượng luôn luôn thay đổi khi một vật nào đó bất kì được ném ngang

A. Thế năng của vật được ném

B. Động năng của vật được ném

C. Cơ năng của vật được ném

D. Động lượng của vật được ném

Câu 5: 

Cơ năng là một đại lượng được biết đến là: 

A. Vô hướng, luôn mang dấu dương.

B. Vô hướng, có thể mang dấu âm, dấu dương hoặc giá trị bằng 0.

C. Vectơ có cùng hướng với hướng của vectơ vận tốc.

D. Vectơ có thể mang dấu âm, dấu dương hoặc giá trị bằng không.

Câu 6: 

Xét một con lắc đơn có chuyển động như hình vẽ bên dưới. Tìm giải thích đúng trong những câu dưới đây?

Ví dụ về cơ năng

A. Động năng của vật đạt giá trị cực đại tại A và B, đạt giá trị cực tiểu tại O.

B. Động năng của vật đạt giá trị cực đại tại O và giá trị cực tiểu tại A và B.

C. Thế năng của vật đạt giá trị cực đại tại O.

D. Thế năng của vật đạt giá trị cực tiểu tại M.

Câu 7: 

Một vật ngẫu nhiên được ném từ dưới lên trên. Trong khi vật chuyển động thì các giá trị:

A. Giá trị động năng giảm xuống và thế năng tăng lên

B. Giá trị động năng và thế năng giảm xuống.

C. Giá trị động năng tăng và thế năng giảm.

D. Giá trị động năng và thế năng đều không thay đổi.

Đáp án

Câu 1: C

Câu 2: B

Câu 3: A

Câu 4: C

Câu 5: B

Câu 6: B

Câu 7: A

Có thể nói cơ năng và các định luật trong kiến ​​thức cơ năng là một trong những kiến ​​thức quan trọng nhất bạn cần nắm vững. Mong rằng những chia sẻ tổng hợp trên đây sẽ giúp bạn có thêm những thông tin cần thiết và bổ ích phục vụ trong quá trình học tập, góp phần tạo nên nền tảng vững chắc để tiếp thu những luồng kiến thức mới.

Chia sẻ