Động năng là gì? Công thức động năng? Định lý động năng?

Động năng là gì? Động năng là dạng năng lượng mà một vật có được do nó đang chuyển động. Trong cuộc sống hàng ngày, các em sẽ gặp rất nhiều hiện tượng tiêu biểu của động năng như: Cối xay gió Hà Lan, đập thủy điện, thác nước, …. Khoa học giải thích công của lực tác dụng và sự biến đổi của động năng như thế nào?

Trong môn Vật lý lớp 10, các em sẽ được tiếp xúc với kiến ​​thức quan trọng đó là động năng. Bài viết này Luật Dương Gia sẽ giải đáp toàn bộ lý thuyết động năng là gì? Công thức cho động năng? Định lý động học? Và kèm theo một số bài tập từ đơn giản đến nâng cao giúp các em dễ hình dung và hiểu bài nhanh hơn.

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 thiết để tăng tốc một vật thể có khối lượng nhất định từ trạng thái nghỉ đến vận tốc hiện tại của nó. Sau khi thu được năng lượng này nhờ gia tốc của nó, vật thể sẽ duy trì động năng này trừ khi tốc độ của nó thay đổi. Để hiểu rõ hơn động năng trước hết cần hiểu thế năng là gì?

1.1. Năng lượng:

Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của mọi vật. Năng lượng được coi là đại lượng bảo toàn, nó không tự nhiên sinh ra hay mất đi.

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

– Năng lượng có thể chuyển hóa qua lại từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác như: sinh công, truyền nhiệt, phát ra các tia năng lượng, v.v.

Mọi thứ xung quanh chúng ta đều mang năng lượng. Khi một vật thể tương tác với các vật thể khác, năng lượng có thể được trao đổi giữa chúng.

1.2. Động năng:

Động năng là dạng năng lượng mà một vật có được do nó đang chuyển động.

– Khi một vật có động năng thì vật đó có thể tác dụng lực lên vật khác và động năng sẽ chuyển hóa thành công.

1.3. Định nghĩa động:

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

xem thêm: Dòng điện định mức là gì? Kí hiệu, công thức và cách tính?

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

v là vận tốc của vật (m/s)

Wd là động năng (J)

1.4. Tính chất của động năng:

– Chỉ phụ thuộc vào độ lớn của vận tốc, không phụ thuộc vào hướng của vận tốc.

– Là đại lượng vô hướng có giá trị dương.

– Quan hệ.

1.5. Đơn vị của động năng:

Động năng được kí hiệu là Wd. Đơn vị của động năng là joule (viết tắt là: J)

1.6. Ví dụ động học:

– Từ xa xưa, người Hà Lan thông qua những chiếc cối xay gió đã chuyển hóa năng lượng chuyển động từ gió thành cơ năng để chạy những chiếc cối xay đơn giản.

Xem thêm bài viết hay:  Tổng hợp lời chúc Giáng sinh và năm mới tiếng Anh hay nhất

xem thêm: Sóng điện từ là gì? Nêu đặc điểm và ứng dụng của sóng điện từ?

– Sử dụng năng lượng từ chuyển động của các dòng không khí (gió) thành công cơ học để bơm nước từ giếng sâu lên bề mặt.

– Năng lượng có được từ sự chuyển động của các luồng không khí (gió) làm quay các cánh quạt, chuyển động quay của các cánh quạt được nối với tua-bin của công ty. máy phát điện. Năng lượng do dòng điện tạo ra được sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày như thắp sáng, sạc bình ắc quy, chạy các thiết bị điện như tivi, tủ lạnh, bếp điện, điều hòa,…

2. Động năng của vật rắn:

Trong cơ học cổ điển, động năng của một hạt (một vật nhỏ đến mức có thể coi khối lượng của nó chỉ tồn tại tại một điểm), hoặc một vật không quay, được cho bởi phương trình trong đó m là khối lượng và v là tốc độ (hay vận tốc) của vật. Trong hệ SI, khối lượng được đo bằng kilogam, tốc độ được đo bằng mét trên giây và động năng được đo bằng joules (Jun).

Ví dụ, một vật có khối lượng 80 kg đang chuyển động 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

Vì động năng tỉ lệ với bình phương tốc độ nên một vật tăng gấp đôi tốc độ sẽ có động năng gấp 4 lần ban đầu. Ví dụ, một chiếc ô tô chạy nhanh gấp đôi một chiếc ô tô khác sẽ mất thời gian gấp bốn lần để dừng lại, nếu lực phanh bằng nhau.

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

xem thêm: từ trường là gì? Thiên nhiên? Quy tắc nắm bàn tay phải là gì?

+ p là động lượng

+ m là khối lượng của vật

Động năng lũy ​​tiến:

Động năng tịnh tiến liên quan đến chuyển động tịnh tiến của một vật rắn có khối lượng không đổi m và khối tâm của nó đang chuyển động với vận tốc v, sẽ bằng:

+ m là khối lượng của vật

+ v là tốc độ khối tâm của vật.

Động năng của bất kỳ vật thể nào phụ thuộc vào hệ quy chiếu mà nó được đo. Tuy nhiên, năng lượng toàn phần của một hệ cô lập, tức là hệ không có năng lượng đầu vào hay đầu ra, không thay đổi trong bất kỳ hệ quy chiếu nào. Do đó, phần năng lượng hóa học được chuyển đổi thành động năng bởi động cơ tên lửa được phân chia giữa tên lửa và khí thải tùy thuộc vào hệ quy chiếu đã chọn. Đây được gọi là hiệu ứng Oberth. Nhưng năng lượng toàn phần của hệ gồm động năng, hóa năng của nhiên liệu, nhiệt năng, v.v… được bảo toàn theo thời gian, bất kể hệ quy chiếu được chọn như thế nào. Tuy nhiên, giá trị của năng lượng toàn phần này sẽ khác nhau trong các hệ quy chiếu khác nhau.

xem thêm: Khúc xạ ánh sáng là gì? Nguyên nhân và công thức?

Động năng của một hệ phụ thuộc và cách chọn hệ quy chiếu: Hệ quy chiếu cho động năng có giá trị nhỏ nhất là hệ mà tổng động lượng của hệ bằng không. Giá trị tối thiểu này của động năng đóng góp vào khối lượng không đổi của hệ thống.

Xem thêm bài viết hay:  Nhiệt năng là gì? Công thức tính nhiệt năng? Ứng dụng của nó?

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

Độ biến thiên động năng của một vật bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật. Khi một lực tác dụng lên một vật sinh ra công dương thì động năng của vật đó tăng lên (nghĩa là vật nhận thêm công hoặc vật sinh ra công âm). Ngược lại, khi một lực tác dụng lên vật sinh công âm thì động năng của vật giảm (tức là vật sinh công dương).

– Công do lực F thực hiện được tính theo công thức:

Tóm tắt hậu quả:

Lực tác dụng lên vật sinh ra công dương: động năng của vật tăng.

Lực tác dụng lên vật sinh ra công âm: động năng của vật giảm.

* Biểu thức tính động năng của vật:

xem thêm: Khúc xạ ánh sáng là gì? Định luật khúc xạ ánh sáng?

Wđ=mv22Wđ=mv22=0.5mv2.​

Trong đó

Wd: động năng của vật (J)

m: khối lượng của vật (kg)

v: vận tốc của vật

Động năng là một đại lượng vô hướng.

Định lý động năng: Độ biến thiên động năng ΔWđđ=Wđ2đ2 – Wđ1đ1 bằng công của ngoại lực tác dụng lên vật

* Biểu thức của định lí động năng:

xem thêm: Khi nào một vật nhiễm điện âm? Khi nào một vật nhiễm điện dương?

ΔWđđ=Wđ2đ2 – Wđ1đ1=mv222−mv212=Amv222−mv122=A​

Nếu v2 > v1 => Wđđ > 0 => A > 0: ngoại lực sinh công làm tăng động năng của vật

nếu v2 < v1 => ΔWđđ< 0 => A < 0: ngoại lực sinh ra lực cản làm cho động năng của vật giảm.

4. Công thức của động năng là gì?

4.1. Xét một vật khối lượng m chuyển động dưới tác dụng của lực F, giả sử F không đổi và vật chuyển động dọc theo giá đỡ của lực.

– Giả sử sau khi đi được quãng đường s, vận tốc của vật thay đổi từ v1 đến v2, ta có:

Vì vậy chúng tôi có:

xem thêm: Chuyển động cơ học là gì? Các dạng bài tập và ví dụ?

4.2. Trường hợp đặc biệt, vật bắt đầu từ trạng thái nghỉ v1=0 dưới tác dụng của lực F đạt đến trạng thái có vận tốc v1=v thì ta có:

– Từ đó đi đến kết luận: Động năng của một vật khối lượng m chuyển động với vận tốc v là năng lượng mà vật có được do nó đang chuyển động và được xác định theo công thức sau:

– Công thức tính động năng:

Trong đó:

W là động năng có đơn vị là jun, ký hiệu (J).

m: khối lượng của vật (kg)

xem thêm: Sông Trường Giang và sông Hoàng Hà chảy qua những đồng bằng nào?

v: vận tốc của vật (m/s)

5. Bài tập ứng dụng động năng và đáp án:

* Bài 1: Động năng của một vật khi nào

Một biến thể

B- Tăng dần

C- Giảm

=> Giải thích:

– Khi hợp lực tác dụng lên vật sinh công dương (A > 0) thì động năng của vật tăng (W > W).

– Ngược lại, khi hợp lực tác dụng lên vật sinh công âm (A < 0) thì động năng của vật giảm (W < W).

Xem thêm bài viết hay:  Câu hỏi trắc nghiệm kèm đáp án dành cho lớp Đảng viên mới

xem thêm: Ròng rọc là gì? Các loại ròng rọc? Phân loại và ứng dụng?

⇒ Khi lực tác dụng thì động năng của vật thay đổi.

Bài 3: Trong các câu sau, câu nào sai? Động năng của một vật không đổi khi vật đó:

A- Chuyển động thẳng đều

B- Chuyển động có gia tốc không đổi

C- Chuyển động tròn đều

D- Chuyển động cong đều

=> Hướng dẫn giải: Chọn đáp án: B. Chuyển động có gia tốc không đổi. Vì chuyển động có gia tốc không đổi là chuyển động thẳng biến đổi đều nên nếu vận tốc thay đổi thì động năng cũng thay đổi.

* Bài 4: Động năng của một vật tăng khi:

xem thêm: Mã di truyền là gì? Thuyết gen và mã di truyền – Sinh 12

A- Gia tốc của vật a>0

B- Vận tốc của vật v>0

C- Lực tác dụng lên sinh vật sinh ra công dương

D- Gia tốc của vật tăng

=> Hướng dẫn giải: Chọn đáp án: C. Lực tác dụng lên vật sinh công dương

– Công của các lực tác dụng lên vật và độ biến thiên động năng của vật:

– Trong đó A là tổng tất cả các lực tác dụng lên vật; Động năng của vật tăng nên A>0 dẫn đến lực tác dụng lên vật sinh công dương.

xem thêm: Các bước và cách làm bài văn nghị luận xã hội văn học đạt điểm cao

* Bài tập 5: Một vật có trọng lượng 1,0N thì có động năng 1,0J. Lấy g = 10 m/s . Khi đó vận tốc của vật là bao nhiêu?

A- 0,45m/s

B- 1,0m/s

C- 1,4m/s

D- 4,4m/giây

=> Hướng dẫn giải: Chọn đáp án: D. 4,4m/s. Tại vì:

– Khối lượng của vật là, từ công thức tính trọng lực:

xem thêm: Ngô Quyền là ai? Tóm tắt tiểu sử Ngô Quyền (897 – 944 sau CN)?

– Vận tốc của vật là, từ công thức tính động năng:

* Bài tập 6: Một ô tô khối lượng 1000 kg đang chuyển động với vận tốc 80 km/h. Động năng của ô tô có giá trị nào sau đây?

A. 2,52.10 J

B. 2,47.10J

C. 2,42.10 J

D. 3,20.10 J

=> Lời giải: Chọn đáp án: B. 2,47.10 J

xem thêm: Lập dàn ý, phân tích tâm trạng của Thúy Kiều khi ở lầu Ngưng Bích

– Ta có: v = 80 km/h = 200/9 m/s

Áp dụng công thức tính động năng:

* Bài tập 7: Tính động năng của một vận động viên có khối lượng 70 kg chạy quãng đường 400 m trong 45s.

=> Lời giải: – Động năng của vận động viên là:

* Bài 8: Một vật khối lượng m = 2kg nằm yên trên mặt phẳng nằm ngang không ma sát. Dưới tác dụng của một lực 5N nằm ngang, vật chuyển động đi được 10m. Tính vận tốc của vật khi kết thúc quãng đường.

Câu trả lời:

xem thêm: Gia tốc là gì? Có những loại gia tốc nào? Công thức gia tốc?

– Gia tốc của vật có được, từ công thức:

– Vận tốc của vật khi đi được 10m là vận tốc thỏa mãn:

Chuyên mục: Bạn cần biết

Nhớ để nguồn bài viết: Động năng là gì? Công thức động năng? Định lý động năng? của website thcstienhoa.edu.vn

Viết một bình luận