Cơ học Newton
Động năng
Vật có khối lượng m chuyển động với tốc độ v có động năng K = ½mv²; công của hợp lực làm biến thiên động năng.
Một chiếc xe đang chạy có thể truyền năng lượng khi va vào vật cản; xe càng nặng hoặc chạy càng nhanh thì khả năng gây biến đổi càng lớn. Năng lượng gắn với chuyển động đó là động năng.
Định nghĩa: Động năng
Trong cơ học cổ điển, vật khối lượng chuyển động với tốc độ có động năng (J). Động năng là đại lượng vô hướng, không âm và phụ thuộc hệ quy chiếu. Định lý công–động năng: tổng công của các lực tác dụng lên vật bằng .
Công làm thay đổi động năng
Nếu hợp lực sinh công dương, động năng tăng; công âm làm động năng giảm. Với lực kéo cùng phương chuyển động, vật xuất phát nghỉ và công cho trước có . Tốc độ tăng gấp đôi làm động năng tăng gấp bốn lần, trong khi khối lượng tăng gấp đôi làm động năng tăng gấp đôi ở cùng tốc độ.
Ví dụ: Tính động năng
Quả bóng khối lượng chuyển động với tốc độ . Tính động năng.
Lời giải
.
Động năng tăng theo bình phương tốc độ nên phanh xe từ 20 m/s đòi hỏi tiêu tán năng lượng gấp bốn lần so với phanh từ 10 m/s (cùng khối lượng). Định lý công–động năng cho biết tổng công 150 J làm động năng tăng 150 J; nếu xe đạp cùng khối lượng giảm tốc thì công của lực cản là âm. Động năng phụ thuộc hệ quy chiếu: người đứng bên đường và người ngồi trên xe đo tốc độ, do đó đo động năng khác nhau.
Ví dụ: Động năng của xe đạp
Xe đạp và người lái có tổng khối lượng 50 kg, chuyển động với tốc độ 6 m/s. Tính động năng.
Lời giải
K=½mv²=½×50×6²=900 J.
Un petit objet rapide peut posséder davantage d’énergie cinétique qu’un objet lourd presque immobile, car la vitesse intervient au carré. Pour comparer les risques d’une collision, il faut donc regarder à la fois la masse et la vitesse. Les freins retirent de l’énergie cinétique en la transformant notamment en chaleur.
Trắc nghiệm nhanh
Ở cùng khối lượng, nếu tốc độ tăng gấp đôi thì động năng thay đổi thế nào?
Hợp lực thực hiện công âm lên vật thì động năng của vật (nếu chỉ xét tổng công) thế nào?
Tài liệu tham khảo
- Young, Freedman (2019). University Physics