Nguyên lý công-động năng
Nếu lực tổng hợp tác dụng lên một vật, vật đó sẽ chịu gia tốc (vật đó sẽ dịch chuyển). Khi vật chịu gia tốc, tốc độ của vật sẽ thay đổi. Nói cách khác, công do lực tổng hợp thực hiện có liên quan đến tốc độ ban đầu và tốc độ cuối cùng của vật.
Công thức tính công do lực tổng hợp không đổi tác dụng lên một vật là:
W net = ΣF s
Định luật thứ hai của Newton phát biểu rằng nếu có một lực tổng hợp tác dụng lên một vật, thì vật đó sẽ có gia tốc.
W net = (ma) s
Nếu lực tổng hợp không đổi, thì gia tốc mà vật chịu tác dụng cũng không đổi. Do đó, ta có thể thay thế gia tốc (a) và độ dịch chuyển (s) bằng phương trình chuyển động thẳng không đều.
Kết hợp phương trình chuyển động thẳng không đều vào phương trình công:
Mô tả: EK t = động năng cuối, EK o = động năng ban đầu, m = khối lượng, v t = vận tốc cuối, v o = vận tốc ban đầu
Phương trình này tạo thành định lý công-động năng. Định lý công-động năng cho ta biết rằng công tổng cộng, hay công do lực tổng hợp tác dụng lên một vật, bằng với sự thay đổi động năng của vật đó. Nó cũng cho ta biết rằng động năng của một vật bằng với công tổng cộng cần thiết để gia tốc vật đó từ trạng thái đứng yên đến trạng thái chuyển động với vận tốc cho trước, và ngược lại.
Ví dụ câu hỏi 5: Định lý công-động năng
Một chiếc xe có khối lượng 1000 kg chuyển động từ trạng thái đứng yên. Trong một khoảnh khắc, tốc độ tăng lên 10 m/s. Công tổng cộng do động cơ của xe thực hiện là bao nhiêu?
Giải pháp:
Đã biết: m = 1000 kg, v₀ = vận tốc ban đầu = 0 m/s (lúc đầu, xe đứng yên), vt = vận tốc cuối = 10 m/s
Cần tìm: Mạng lưới
W ròng = 1⁄2 m (v t 2 – v o 2 )
W net = 1⁄2 (1000)(10 2 – 0 2 ) = (500)(100 – 0) = (500)(100) = 50,000 Jun
1. Nguyên lý công - động năng là gì? Nguyên lý công - động năng phát biểu rằng công thực hiện trên một vật bằng với sự thay đổi động năng của vật đó. Về mặt toán học, động đầu
2. Công liên quan như thế nào đến sự thay đổi vận tốc của một vật? Công tác dụng lên một vật có thể làm thay đổi vận tốc của nó. Cụ thể, công tổng tác dụng lên một vật bằng sự thay đổi động năng của nó, và động năng tỷ lệ thuận với bình phương của vận tốc. Do đó, nếu công tổng dương tác dụng lên một vật, vận tốc (và do đó động năng) của nó sẽ tăng lên.
3. Điều gì xảy ra với động năng của một vật khi có công âm tác dụng lên nó? Khi có công âm tác dụng lên một vật, động năng của nó giảm đi. Điều này có thể dẫn đến việc vật chuyển động chậm lại.
4. Nguyên lý công-động năng liên quan như thế nào đến định luật thứ hai của Newton? Định luật thứ hai của Newton mô tả cách một lực tác dụng lên chuyển động của một vật, trong khi nguyên lý công-động năng liên hệ công do lực đó thực hiện với sự thay đổi động năng. Cả hai khái niệm đều liên kết với nhau thông qua ý tưởng rằng lực có thể thay đổi trạng thái chuyển động và năng lượng của một vật.
5. Động năng của một vật có thể âm không? Không, động năng luôn luôn không âm. Nó được tính bằng công thức , trong đó m là khối lượng và v là vận tốc. Vì cả khối lượng và bình phương của vận tốc đều dương, nên động năng cũng dương hoặc bằng không.
6. Nguyên lý công - động năng áp dụng như thế nào đối với một vật chuyển động tròn? Đối với một vật chuyển động tròn với vận tốc không đổi, động năng của nó không đổi vì vận tốc không thay đổi. Tuy nhiên, hướng vận tốc của nó thay đổi liên tục. Nếu chỉ có các lực hướng tâm (như lực căng hoặc lực hấp dẫn) tác dụng lên vật, công do các lực này thực hiện bằng không vì chúng tác dụng vuông góc với hướng chuyển động. Do đó, không có công tổng cộng nào được thực hiện và không có sự thay đổi về động năng.
7. Khi không có lực tác dụng từ bên ngoài, động năng của một vật thay đổi như thế nào? Khi không có lực tác dụng từ bên ngoài, không có công nào được thực hiện trên vật, điều đó có nghĩa là động năng của nó không đổi. Đây là một minh chứng cho định luật bảo toàn năng lượng.
8. Công tổng tác dụng lên một vật bằng không có nghĩa là gì? Khi công tổng tác dụng lên một vật bằng không, điều đó có nghĩa là động năng của vật không thay đổi. Vật vẫn có thể đang chuyển động, nhưng tốc độ của nó vẫn không đổi.
9. Một vật có thể có động năng ngay cả khi không có công nào được thực hiện trên nó không? Có, một vật có thể có động năng mà không cần bất kỳ công nào được thực hiện trên nó trong một khoảng thời gian nhất định. Ví dụ, một vật đang chuyển động trong không gian vũ trụ (xa các vật thể có trọng lực) sẽ giữ nguyên động năng của nó và tiếp tục chuyển động với vận tốc không đổi, ngay cả khi không có lực bên ngoài nào tác dụng lên nó.
10. Công do các lực không bảo toàn thực hiện ảnh hưởng đến động năng của một vật như thế nào? Công do các lực không bảo toàn thực hiện có thể làm tăng hoặc giảm động năng của một vật, tùy thuộc vào hướng và độ lớn của lực so với chuyển động của vật. Ví dụ, lực ma sát, một lực không bảo toàn, thường thực hiện công âm, do đó làm giảm động năng của vật.
