Công thức tính động năng là gì

Chúng ta đã nghe qua rất nhiều về cơ năng, động năng, nhiệt năng, vậy động năng là gì và động năng có ở đâu, công thức tính động năng là gì? Hãy cùng tìm hiểu trong bài viết sau nhé.

1.1 Năng lượng

– Mọi vật xung quanh chúng ta từ nhỏ đến đều mang năng lượng, năng lượng có thể tồn tại ở dưới nhiều dạng khác nhau. Khi một vật tương tác với vật khác thì giữa chúng có thể thực hiện trao đổi năng lượng.

– Quá trình đổi năng lượng này có thể diễn ra trong thời gian ngắn dưới những dạng khác nhau như: thực hiện công, tuyền nhiệt, phát ra  tia mang năng lượng,…

1.2 Động năng

– Động năng là dạng năng lượng mà vật có được khi đang chuyển động.

– Khi một vật có động năng thì vật có thể tác dụng lực lên vật khác và động năng sẽ chuyển thành lực sinh công.

2. Khi nào vật có động năng

Động năng như tên gọi động năng là năng lượng một vật có được khi đang chuyển động. Nó được định nghĩa là công cần thực hiện để gia tốc một vật với khối lượng cho trước từ trạng thái nghỉ tới vận tốc hiện thời của nó. Sau khi đạt được năng lượng này bởi gia tốc của nó, vật sẽ duy trì động năng này trừ khi tốc độ của nó thay đổi.

3. Công thức tính động năng

3.1 Xét vật có khối lượng m chuyển động dưới tác dụng của lực

–  Sau khi vật đi được quãng đường s với vận tốc của vật biến thiên từ

– Qua đó ta có:

3.2 Trong hợp đặng biệt, vật bắt đầu từ trạng thái nghỉ với 

– Từ đó ta kết luận: Động năng của một vật khối lượng m chuyển động với vận tốc v là năng lượng vật đó có được do nó đang chuyển động và được xác định với công thức sau:

– Công thức tính động năng:  

Trong đó:

• Wđ là động năng có đơn vị là Jun, ký hiệu (J)
• m: khối lượng của vật (kg)
• v: vận tốc của vật (m/s)

4. 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:

Ek = ½ mv2

với m là khối lượng và v là vận tốc (hay tốc độ) của vật. Trong hệ đo lường quốc tế SI, khối lượng được đo chuẩn bằng kilogram, tốc độ được đo bằng m/s, và động năng thu được đo bằng  J – (Jun).

Ví dụ, một vật khối lượng 60 kg di chuyển với tốc độ 18 mét trên giây (65 km/h) thì động năng của nó là

Ek = (1/2).60.182 J = 9.72 kJ

Bởi vì động năng tỉ lệ bình phương tốc độ, nên một vật tăng gấp 3 tốc độ thì nó sẽ có động năng gấp 9 lần ban đầu.

Ví dụ, một chiếc xe hơi di chuyển nhanh gấp 3 chiếc khác thì phải mất quãng đường gấp bốn lần từ lúc đạp phanh tới lúc dừng, nếu như lực thắng là bằng nhau.

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

Ek = 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:

Et = 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.

Hóa năng được chuyển thành động năng bởi động cơ tên lửa phân chia cho tên lửa và khí thải thuộc vào hệ quy chiếu được chọn. Điều này gọi là hiệu ứng Oberth.

Tổng năng lượng của hệ, kể cả hóa năng của nhiên liệu, nhiệt, động năng đều được bảo toàn theo thời gian. Tuy nhiên, giá trị tổng năng lượng sẽ khác nhau đối với các hệ quy chiếu khác nhau.

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

5. 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.