Động năng là gì? Định lý, đơn vị đo, công thức tính động năng

Vật lý học là một môn khoa học tự nhiên thú vị nghiên cứu, tìm hiểu sự vận động của vật chất trong không gian và thời gian. Động năng là một trong những phần kiến thức quan trọng nghiên cứu về các định luật bảo toàn. Hãy cùng chúng tôi theo dõi để hiểu hơn về lý thuyết này nhé! Động năng là gì? Định lý, đơn vị đo, công thức tính động năng

Động năng là gì?

Hiểu về năng lượng 

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

Quá trình đổi năng lượng này có thể diễn ra dưới những dạng khác nhau như: thực hiện công, tuyền nhiệt, phát ra các tia mang năng lượng

Khái niệm động năng

Động năng là dạng năng lượng mà một vật có được từ chuyển động của nó. Ngoài ra, động năng còn được hiểu là công cần thực hiện để một vật từ trạng thái nghỉ tăng tốc đến vận tốc hiện tại của nó. Vật sẽ duy trì động năng không đổi sau khi đạt được phần năng lượng này (trừ trường hợp tốc độ của vật thay đổi).

Trong cơ học cổ điển, động năng của một vật không quay có khối lượng m di chuyển với tốc độ v là ½ mv². Trong cơ học tương đối tính, điều này chỉ còn xấp xỉ đúng khi v rất nhỏ so với tốc độ ánh sáng.

Động năng ký hiệu là Wđ

Ví dụ:  Dòng nước lũ đang chuyển động nhanh, có thể cuốn trôi nhà cửa, đồ đạc. Năng lượng do sự chuyển động của dòng nước là động năng.

Công thức tính động năng

Trong cơ học cổ điển, động năng của một chất điểm (một vật nhỏ đến nỗi mà khối lượng của nó có thể được xem là chỉ tồn tại tại một điểm), hay một vật không quay.

Động năng của một vật có khối lượng m là năng lượng có được khi vật chuyển động với vận tốc là năng lượng (kí hiệu W_đ) mà vật đó có được do nó đang chuyển động được xác định bằng biểu thức:

Trong đó:

• m là khối lượng của vật
•  v là vận tốc của vật
• Wđ là động năng (J)

Định lý động năng (Độ biến thiên động năng)

Khi lực tác dụng lên vật sinh công dương thì động năng của vật tăng (tức là vật thu thêm công hay vật sinh công âm). Ngược lại, khi lực tác dụng lên vật sinh công âm thì động năng của vật giảm (tức là vật sinh công dương).

Hệ quả:

• Lực tác dụng lên vật sinh công dương: động năng của vật tăng.
• Lực tác dụng lên vật sinh công âm: động năng của vật giảm.

Trong thực tế lực ma sát luôn sinh công cản làm động-năng của vật giảm (tiêu hao năng lượng) chính vì lý do này mà mọi vật chuyển động có ma sát nếu không được cung cấp năng lượng bổ xung đều dừng lại sau một khoảng thời gian chuyển động.

Tính chất của động năng

Động năng của một vật bao gồm những tính chất như sau:

+ Động năng là một đại lượng vô hướng. Vì vậy mối quan hệ giữa động năng và hướng vận tốc của vật là không phụ thuộc. Động năng chỉ phụ thuộc vào đặc điểm độ lớn của vận tốc của vật.

+ Vì khối lượng của một vật luôn là một giá trị dương nên động năng của một vật luôn luôn là một giá trị lớn hơn 0 (động năng không nhận giá trị âm).

+ Động năng của một vật chỉ mang tính tương đối, không mang tính tuyệt đối.

Đơn vị đo động năng

Đơn vị của động năng là Jun, kí hiệu J.

Động năng của vật rắn 

Trong cơ học cổ điển, động năng một chất điểm thường là chất rắn (tại đây vật rất nhỏ và được coi là một điểm), được cho bởi phương trình dưới đây:

E_k = ½ mv²

Với – m là khối lượng (Kg)

• v là vận tốc (hay tốc độ) của vật. (m/s)

Động năng một vật liên hệ với động lượng theo phương trình dưới đây:

E_k = p²/2m

Với:

+ p là động lượng

+ m là khối lượng của vật (kg)

Động năng tịnh tiến

Động năng tịnh tiến là động năng liên quan tới chuyển động tịnh tiến của vật rắn có khối lượng không đổi (m), với khối tâm của nó di chuyển với tốc độ v, sẽ bằng:

E_t = ½ mv²

Với:

+ m là khối lượng của vật

+ v là tốc độ tại tâm của vật xo với hệ quy chiếu bên ngoài.

Động năng của vật  bất kỳ vật đều phụ thuộc hệ quy chiếu mà vật được đo. Tuy nhiên, tổng năng lượng của hệ cô lập (là một hệ không có năng lượng vào và năng lượng thất thoát), thì không có sự thay đổi trong bất kỳ hệ quy chiếu nào.

Động năng của một hệ phụ thuộc và cách chọn hệ quy chiếu: hệ quy chiếu cho giá trị động năng nhỏ nhất là hệ mà trong đó, tổng động lượng của hệ bằng không. Giá trị động năng nhỏ nhất này đóng góp vào khối lượng bất biến của hệ.

Mối liên hệ động năng và cơ năng

Cơ năng của vật do chuyển động mà sinh ra gọi là có động năng. Vật có khối lượng càng lớn kết hợp chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn.

Động năng cùng thế năng là hai dạng của cơ năng. Cơ năng một vật bằng tổng thế năng và động năng của vật đó.

Trên đây là những kiến thức liên quan đến động năng. Mong rằng bài viết này sẽ giúp cho các bạn hiểu động năng là gì và một vài công thức liên quan đến động năng. Các bạn hãy theo dõi để cập nhật nhiều kiến thức thú vị không chỉ liên quan đến Vật lý mà còn nhiều môn học khác nhé!