Bài 2: Động năng. Thế năng

1. Kiến thức trọng tâm

Động năng là năng lượng mà vật có được do chuyển động. Mọi vật đang chuyển động đều có động năng. Động năng phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ của vật: vật càng nặng, chạy càng nhanh thì động năng càng lớn. Công thức tính động năng là $W_đ = \frac{1}{2}mv^2$, trong đó $m$ là khối lượng (kg), $v$ là tốc độ (m/s), $W_đ$ đo bằng jun (J).

Thế năng là năng lượng mà vật có được do vị trí của nó. Thế năng trọng trường phụ thuộc vào khối lượng và độ cao của vật so với mốc được chọn: vật càng nặng, càng ở cao thì thế năng trọng trường càng lớn. Công thức tính thế năng trọng trường là $W_t = mgh$, trong đó $g \approx 10$ m/s², $h$ là độ cao (m). Ngoài ra, vật bị biến dạng đàn hồi như lò xo bị nén, dây cao su bị kéo giãn cũng có thế năng đàn hồi.

Trong đời sống, động năng của nước chảy làm quay tua-bin phát điện, thế năng của nước ở hồ chứa trên cao cũng được dùng để phát điện.

2. Ví dụ minh họa

Một quả bóng khối lượng $0,5$ kg đang lăn với tốc độ $4$ m/s. Động năng của quả bóng là $W_đ = \frac{1}{2} \times 0,5 \times 4^2 = 4$ (J). Nếu quả bóng tăng tốc lên $8$ m/s thì động năng là $W_đ = \frac{1}{2} \times 0,5 \times 8^2 = 16$ (J). Tốc độ tăng gấp đôi làm động năng tăng gấp bốn lần vì động năng tỉ lệ với bình phương tốc độ.

Một quyển sách khối lượng $0,4$ kg đặt trên kệ cao $2$ m so với mặt đất có thế năng trọng trường $W_t = 0,4 \times 10 \times 2 = 8$ (J).

3. Ghi nhớ

• Động năng: $W_đ = \frac{1}{2}mv^2$; phụ thuộc khối lượng và tốc độ.
• Thế năng trọng trường: $W_t = mgh$; phụ thuộc khối lượng và độ cao.
• Vật bị biến dạng đàn hồi có thế năng đàn hồi.