Cơ năng

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm
Một ví dụ về một hệ cơ học: một vệ tinh quay quanh Trái đất chỉ chịu một lực hấp dẫn (lực bảo toàn) do đó cơ năng của hệ này không đổi.

Trong vật lý học, cơ năng là tổng của động năngthế năng. Nó là năng lượng kết hợp của chuyển động và vị trí của vật thể. Định luật bảo toàn cơ năng nói rõ, trong một hệ kín thì cơ năng không đổi.

Tổng quát[sửa | sửa mã nguồn]

Năng lượng là một đại lượng vô hướng và cơ năng của một hệ là tổng của thế năng (được tính bằng vị trí tương đối của các thành phần của hệ) và động năng:[1][2]

E_\mathrm{conang}=U+K\,

Thế năng, U, phụ thuộc vào vị trí của vật phải chịu một lực bảo toàn. Nó được định nghĩa là khả năng sinh công cơ học của một vật và nó tăng lên khi vật bị di chuyển theo hướng ngược với hướng của lực tác dụng.[nb 1][1] Nếu F là lực bảo toàn và x là vị trí, thì thế năng của lực giữa 2 vị trí x1x2 được định nghĩa là giá trị âm của tích phân của F từ x1 đến x2:[4]

U = - \int\limits_{x_1}^{x_2} \vec{F}\cdot d\vec{x}

Động năng, K, phụ thuộc vào vận tốc của vật và là khả năng sinh công của vật đang chuyển động khi nó va chạm vào một vật khác.[nb 2][8] Nó được định nghĩa là một nửa của tích giữa khối lượng vật và bình phương vận tốc của vật.:[1][9]

K={1 \over 2}mv^2

Định luật bảo toàn cơ năng phát biểu rằng, nếu một vật hoặc hệ vật chỉ chịu những lực bảo toàn, thì cơ năng của vật hoặc hệ vật ấy không đổi.[10] Sự khác nhau giữa lực bảo toàn và lực không bảo toàn là khi một lực bảo toàn di chuyển một vật thể từ vị trí này sang vị trí khác, công sinh ra bởi lực bảo toàn không phụ thuộc vào quãng đường di chuyển. Ngược lại, khi một lực không bảo toàn tác động lên 1 vật thể, công sinh ra bởi lực không bảo toàn phụ thuộc vào quãng đường di chuyển.[11][12]

Chú thích[sửa | sửa mã nguồn]

Chú giải
  1. ^ It is important to note that when measuring mechanical energy, an object is considered as a whole, as it is stated by Isaac Newton in his Principia: "The motion of a whole is the same as the sum of the motions of the parts; that is, the change in position of its parts from their places, and thus the place of a whole is the same as the sum of the places of the parts and therefore is internal and in the whole body."[3]
  2. ^ In physics, speed is a scalar quantity and velocity is a vector. In other words, velocity is speed with a direction and can therefore change without changing the speed of the object since speed is the numerical magnitude of a velocity.[5][6][7]
Tham khảo
  1. ^ a ă â Wilczek, Frank (2008). “Conservation laws (physics)”. AccessScience. McGraw-Hill Companies. Truy cập ngày 26 tháng 8 năm 2011. 
  2. ^ “mechanical energy”. The New Encyclopædia Britannica: Micropædia: Ready Reference 7 (ấn bản 15). 2003. 
  3. ^ Newton 1999, tr. 409
  4. ^ “Potential Energy”. Texas A&M University–Kingsville. Truy cập ngày 25 tháng 8 năm 2011. 
  5. ^ Brodie 1998, tr. 129–131
  6. ^ Rusk, Rogers D. (2008). “Speed”. AccessScience. McGraw-Hill Companies. Truy cập ngày 28 tháng 8 năm 2011. 
  7. ^ Rusk, Rogers D. (2008). “Velocity”. AccessScience. McGraw-Hill Companies. Truy cập ngày 28 tháng 8 năm 2011. 
  8. ^ Brodie 1998, tr. 101
  9. ^ Jain 2009, tr. 9
  10. ^ Jain 2009, tr. 12
  11. ^ Department of Physics. “Review D: Potential Energy and the Conservation of Mechanical Energy” (PDF). Massachusetts Institute of Technology. Truy cập ngày 3 tháng 8 năm 2011. 
  12. ^ Resnick, Robert and Halliday, David (1966), Physics, Section 8-3 (Vol I and II, Combined edition), Wiley International Edition, Library of Congress Catalog Card No. 66-11527
Tài liệu