Bài 23: Năng lượng. Công cơ học

1. Kiến thức trọng tâm

Năng lượng là đại lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công của một vật hay một hệ vật. Đơn vị của năng lượng là jun, kí hiệu $J$. Mọi quá trình biến đổi trong tự nhiên đều gắn liền với sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này sang dạng khác. Công cơ học là đại lượng đo phần năng lượng mà lực đã truyền cho vật khi vật dịch chuyển.

Khi một lực không đổi $\vec{F}$ tác dụng lên vật và làm vật dịch chuyển một đoạn $s$ theo hướng hợp với lực một góc $\alpha$, công của lực được tính bằng $A = F s \cos\alpha$. Nếu lực cùng hướng chuyển động thì $\alpha = 0^\circ$ và $A = Fs$. Nếu lực vuông góc với hướng chuyển động thì công bằng không. Công là đại lượng vô hướng, có thể dương, âm hoặc bằng không.

Công của trọng lực khi vật di chuyển trong trọng trường đều chỉ phụ thuộc vào độ cao đầu và cuối, không phụ thuộc vào hình dạng đường đi. Tính chất này cho thấy trọng lực là lực thế.

2. Ví dụ minh họa

Một người kéo một chiếc thùng bằng lực $F = 50,N$ hợp với phương ngang một góc $30^\circ$, thùng trượt được $s = 10,m$. Tính công của lực kéo.

Lời giải: Áp dụng công thức $A = Fs\cos\alpha = 50 \cdot 10 \cdot \cos 30^\circ = 500 \cdot 0{,}866 \approx 433,J$. Vậy lực kéo đã thực hiện công khoảng $433,J$ để làm thùng dịch chuyển.

3. Ghi nhớ

• Công cơ học: $A = Fs\cos\alpha$, đơn vị jun ($J$).
• Lực vuông góc với hướng chuyển động thì không sinh công.
• Công của trọng lực chỉ phụ thuộc vào độ chênh lệch độ cao.