Động năng là gì? Công thức tính động năng (chi tiết nhất)

Bài viết Động năng là gì? Công thức tính động năng với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Động năng là gì? Công thức tính động năng.

Động năng là gì? Công thức tính động năng (chi tiết nhất)

1. Động năng là gì?

Động năng là năng lượng một vật có được do nó đang chuyển động.

Khi một vật đang có động năng thì nó có thể tác dụng lực lên vật khác và sinh công. 

2. Công thức tính động năng

- Xét một vật m chuyển động dưới tác dụng của lực F

=> Vật có gia tốc a và vận tốc biến đổi từ v₁ thành v₂

$v_2^2-v_1^2=2as=2.\frac{F.s}{m}=2.\frac{A}{m}$

$\frac{1}{2}m{v}_2^2-\frac{1}{2}m{v}_1^2=A$

=> Sự biến đổi của đại lượng $\frac{1}{2}m{v}^2$ sinh ra công A

=> Động năng

- Xét trường hợp vật xuất phát từ vị trí nghỉ (v1 = 0)

$\Rightarrow A=\frac{1}{2}m{v}^2$

=> Khi lực tác dụng lên vật sinh công thì vật biến đổi từ trạng thái nghỉ sang trạng thái chuyển động 

* Động năng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là năng lượng (kí hiệu Wđ) mà vật đó có được do nó đang chuyển động được xác định theo công thức:

$W_d=\frac{1}{2}m{v}^2$

- Đơn vị: Jun (J)

* Công của lực tác dụng và độ biến thiên động năng

- Động năng của một vật biến thiên khi các lực tác dụng lên vật sinh công, ta có:

$A=\frac{1}{2}m{v}_2^2-\frac{1}{2}m{v}_1^2$

- Khi lực tác dụng lên vật sinh công dương thì động năng của vật tăng và ngược lại. 

3. Điều kiện để vật có động năng

Điều kiện để vật có động năng là vật chuyển động so với vật mốc. 

Ví dụ: 

● Tàu lượn siêu tốc đạt đến động năng cực đại khi ở vị trí thấp nhất của đường ray. Khi nó bắt đầu đi lên, động năng bắt đầu chuyển thnahf thế năng trọng trường. Tổng động năng và thế năng trong một hệ là hằng số. nếu bỏ qua sự mất mát do ma sát. 

● Một vận động viên đạp xe sử dụng hóa năng cung cấp từ thức ăn để gia tốc chiếc xe đạp. 

● Trong trò chơi bida, người chơi truyền động năng vào quả bi chỉ khi thục nó bằng cây cơ. 

● Người Hà Lan thông qua các côi xay gió biến năng lượng từ gió chuyển động thành công cơ học để có thể chạy các máy sát.

● Những đồng bào miền núi sử dụng chuyển động của nước thành công cơ học để có thể lấy nước từ suối lên các máng nước.

● Các nhà máy thủy điện chặn dòng nước chảy, điều khiển chuyển động của nước sinh ra công cơ học để cs thể làm cho các tuabin của máy phát điện chạy.

4. Bài tập ví dụ

Câu 1. Chứng tỏ những vật sau đây có động năng, và những vật ấy có thể sinh công như thế nào?

a. Viên đạn đang bay

b. Búa đang chuyển động

c. Dòng nước lũ đang chảy mạnh

Lời giải

a. Viên đạn có khối lượng m, đang bay với vận tốc v thì có thể xuyên vào gỗ, vào tấm bia và sinh công. Ta nói, viên đạn có động năng. 

b. Búa đang chuyển động đập vào đinh, làm cho đinh đóng sâu vào gỗ, sinh công. Ta nói, búa có động năng khi đang chuyển động

c. Dòng nước lũ đang chuyển động mạnh với vận tốc chảy rất lớn có thể cuốn trôi, vỡ đôi nhà cửa...Ta nói, dòng nước có động năng

Câu 2. Viên đạn có khối lượng 10 g bay ngang với vận tốc 0,85 km/s. Người có khối lượng 60 kg chạy với vận tốc 12 m/s. Hãy so sánh động năng và động lượng của đạn và người.

Lời giải

v = 0,85 km/s = 850 m/s

- Động năng viên đạn là: $W_d=\frac{1}{2}m{v}^2=\frac{1}{2}.0,01.{850}^2=36125.5J$

Động năng của người: $W_{ng}=\frac{1}{2}m{v}^2=\frac{1}{2}.60.{12}^2=4320J$

- So sánh: W_d < W_ng

Động lượng của đạn: p_d = m.v = 0,01.850 = 8,5 kg.m/s

Động lượng của người: p_ng = m.v = 60.12 = 720 kg.m/s

So sánh: p_ng > p_d

Câu 3. Câu nào sai trong các câu sau? Động năng của vật không đổi khi vật?

A. Chuyển động thẳng đều

B. Chuyển động với gia tốc không đổi

C. Chuyển động tròn đều

D. Chuyển động cong đều

Lời giải

Đáp án đúng: B

Câu 4. Chọn đáp án đúng: Động năng của một vật tăng khi:

A. Gia tốc của vật a > 0

B. Vận tốc của vật v > 0

C. Các lực tác dụng lên vật sinh công dương

D. Gia tốc của vật tăng

Lời giải

Đáp án đúng C

Câu 5. Một vật có trọng lượng 1 N có động năng 1 J, lấy g = 10 m/s². Khi đó vận tốc của vật bằng bao nhiêu?

A. 0,45 m/s                        

B. 1 m/s                         

C. 1,4 m/s                               

D. 4,4 m/s

Lời giải

Khối lượng của vật là: m = $\frac{P}{g}$= 0,1 kg

Ta có: W_d = $\frac{1}{2}$mv² => v = 4,4 m/s

Câu 6. Tính động năng của một vận động viên có khối lượng 70 kg chạy đều hết quãng đường 400 m trong thời gian 45 s.

Lời giải

Vì vận động vên chạy đều: $v=\frac{s}{t}=\frac{400}{45}=\frac{80}{9}m/s$

Động năng của vận động viên là: W_d = $\frac{1}{2}$mv² = 2765,4J

Câu 7. Một vật khối lượng m = 2 kg đang nằm yên trên một mặt phẳng ngang không ma sát. Dưới tác dụng của lực nằm ngang 5N, vật chuyển động và đi được 10 m. Tính vận tốc của vật ỏ cuối chuyến dời ấy.

Lời giải

Vì biến thiên cơ năng bằng công của lực tác dụng nên: $\frac{1}{2}$mv² - 0 = F.s

$\to v=5\sqrt{2}$m/s

Xem thêm các dạng bài tập Vật Lí sách mới hay, chi tiết khác:

• Cường độ điện trường là gì? Công thức tính cường độ điện trường

• Điện tích điểm là gì? Công thức tính điện tích điểm

• Hiện tượng khúc xạ ánh sáng là gì? Công thức tính khúc xạ ánh sáng

• Lực đàn hồi là gì? Công thức tính lực đàn hồi

• Lực kế là gì? Công thức tính lực kế

• Lực từ là gì? Công thức tính lực từ

---