Cơ năng là gì? Khái niệm và công thức tính cơ năng chính xác nhất

Cơ năng là gì? Cơ năng là phần kiến thức rất quan trọng trong chương trình vật lý lớp 8. Để hiểu được cơ năng là gì? Cơ năng bao gồm những dạng nào? Thế nào là sự bảo toàn cơ năng? Bài viết dưới đây Trang tài liệu sẽ giải đáp chi tiết từ A-Z về cơ năng cho các em học sinh. 

Cơ năng là gì?

Khái niệm: Cơ năng là một khái niệm đơn giản được định nghĩa dựa trên hiểu biết về công cơ học. Bạn còn nhớ như thế nào được gọi là công cơ học không? Những trường hợp xuất hiện công cơ học là khi có lực tác dụng vào vật khiến vật di chuyển từ vị trí này sang vị trí kia. Tiếp đó, khi một vật có khả năng thực hiện công cơ học, chúng ta nói vật đó có cơ năng. 

Các loại cơ năng phổ biến

Cơ năng có hai dạng cần tìm hiểu là thế năng và động năng. Trong thế năng có hai dạng là thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. Mỗi loại cơ năng này đều phụ thuộc và những yếu tố khác nhau như độ cao, độ biến dạng, vận tốc…

Thế năng

Thế năng gồm hai loại là thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi. 

Thế năng trọng trường  

• Trường hợp nào của vật được coi là có thế năng? 

Cùng xem xét ví dụ sau giúp ta hiểu được thế năng xuất hiện khi nào: Một vật bất kỳ đặt trên mặt đất chỉ chịu tác dụng của trọng lực thì nó đứng yên. Vật đó không sinh công nên cũng không có thế năng. Nhưng nếu ta nâng vật đó lên một độ cao nào đó thì vật đó có cơ năng không? Tại sao? 

Thử làm thí nghiệm bằng cách treo vật vào một sợi dây. Ta có thể chọn một vật là quả nặng, đầu dây còn lại buộc vào một tấm gỗ. Theo dõi thí nghiệm như trong hình. Nếu không giữ sợi dây mà buông tay ra thì quả nặng rơi xuống theo phương thẳng đứng, tấm gỗ bị di chuyển. Suy ra quả nặng đã thực hiện công hay nói cách khác quả nặng có cơ năng. 

Cơ năng trong trường hợp này được gọi là thế năng. 

• Thế năng trọng trường

Thế năng của vật càng lớn khi mà vật ở vị trí càng cao so với mặt đất. Hay nói cách khác thế năng của vật phụ thuộc vào độ cao của vật so với mặt đất. 

Lưu ý: 

• Khi vật đang nằm yên trên đất thì có thế năng trọng trường bằng 0. 
• Thế năng trọng trường còn được gọi là thế năng hấp dẫn. 
• Thế năng trọng trường phụ thuộc vào MỐC tính độ cao. Ta có thể chọn mốc tính độ cao tùy ý. 
• Thế năng trọng trường còn phụ thuộc vào khối lượng của vật. (Vật có khối lượng càng lớn thì thế năng càng lớn). 

Thế năng đàn hồi 

Những trường hợp mà cơ năng của vật sinh ra phụ thuộc vào độ biến dạng của vật, thì được gọi là thế năng đàn hồi. Vậy thế năng đàn hồi phụ thuộc vào độ biến dạng của vật. 

Để nhận biết được một vật có thế năng đàn hồi hay không, ta sẽ xem vật đó bị biến dạng hay có tính đàn hồi hay không. 

Ví dụ về trường hợp lò xo có thế năng đàn hồi: Lò xo bị nén thì sinh ra cơ năng, dạng cơ năng phụ thuộc vào độ nén lò xo này được gọi là thế năng. Hay khi ta kéo dây cung, ta cũng đã cung cấp cho cây cung một thế năng đàn hồi.

Động năng 

Khi nào thì vật có động năng? 

Để một vật có động năng thì nó phải có cơ năng trước tiên, thứ 2 vật đó sinh công là do chuyển động mà có.Ví dụ: Một quả cầu đặt trên máng nghiêng giữ nó ở vị trí trên cao, bên dưới đặt một miếng gỗ dưới chân máng nghiêng. Ta thả tay cho quả cầu lăn từ trên cao xuống theo một đường thẳng, khi lăn xuống nó sẽ chạm vào miếng gỗ làm miếng gỗ dịch chuyển. Lúc này quả cầu di chuyển đã sinh công, hay có cơ năng.