La Động năng là năng lượng gắn liền với chuyển động và năng lượng tiềm năng là năng lượng liên quan đến vị trí trong một hệ thống. Nói rộng ra, năng lượng thể hiện khả năng thực hiện công của một vật thể hoặc hệ thống. Có hai loại năng lượng cơ bản: động năng và thế năng. Bất kỳ dạng năng lượng nào khác đều có nguồn gốc từ hai dạng năng lượng này hoặc là sự kết hợp của cả hai. Ví dụ, năng lượng cơ học Nó là tổng động năng và thế năng của một hệ.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ đi sâu vào mọi thứ bạn cần biết về động năng và thế năng, cách chúng hoạt động, đặc điểm, ví dụ và loại của chúng. Ngoài ra, bạn sẽ tìm hiểu cách hai dạng năng lượng này tương tác và biến đổi lẫn nhau trong những trường hợp khác nhau.
động năng và thế năng
Động năng
Động năng là năng lượng gắn liền với chuyển động của vật thể. Bất cứ thứ gì đang chuyển động đều có động năng và lượng động năng này phụ thuộc vào hai yếu tố chính: khối lượng của vật và tốc độ của nó. Khối lượng càng lớn hoặc tốc độ càng lớn thì động năng càng cao.
Trong Hệ thống quốc tế (SI), động năng được đo bằng joules (J). Về mặt toán học, công thức tính nó là:
Ec = 1/2 m * v^2,
trong đó:
- m là khối lượng của vật tính bằng kilôgam (kg).
- v là tốc độ của vật tính bằng mét trên giây (m/s).
Đó là, Động năng tỉ lệ thuận với khối lượng của vật và bình phương vận tốc của nó. Điều này có nghĩa là sự gia tăng tốc độ có ảnh hưởng lớn hơn đến động năng so với sự gia tăng khối lượng.
Ví dụ về động năng
- Bowling: Khi một người ném một quả bóng, nó thu được động năng. Lượng năng lượng phụ thuộc vào tốc độ và trọng lượng của quả bóng.
- Gió: Gió là không khí chuyển động. Động năng của gió có thể được chuyển hóa thành điện năng bằng cách sử dụng tua-bin gió.
- Bình tĩnh: Năng lượng nhiệt là dạng động năng cực nhỏ, trong đó các hạt của hệ chuyển động ở cấp độ phân tử khi bị nung nóng.
Năng lượng tiềm năng
Năng lượng tiềm năng, không giống như động năng, là năng lượng được lưu trữ trong một vật thể do vị trí hoặc cấu hình của nó. Năng lượng này “tiềm ẩn” cho đến khi nó được giải phóng thông qua một số loại tương tác như rơi, lò xo giãn hoặc phóng điện.
Giống như động năng, thế năng cũng được đo bằng joules (J). Một trong những dạng năng lượng tiềm năng phổ biến nhất là thế năng hấp dẫn, liên quan đến chiều cao của một vật trong trường hấp dẫn.
Công thức tính thế năng hấp dẫn là:
Ep = mgh,
trong đó:
- m là khối lượng của vật tính bằng kilôgam.
- g là gia tốc trọng trường (9,8 m/sXNUMX trên Trái Đất).
- h là chiều cao tính bằng mét.
Ví dụ về thế năng
- Lò xo bị kéo dãn hoặc bị nén: Lò xo dự trữ thế năng đàn hồi. Khi thả lò xo ra thì thế năng biến thành động năng.
- Đập: Nước chứa trong đập có thế năng hấp dẫn. Năng lượng này được chuyển hóa thành động năng khi nước rơi xuống và làm quay tua-bin để tạo ra điện.
- Cung và tên: Thế năng đàn hồi được tích trữ khi kéo cung. Khi bạn thả dây ra, năng lượng này được chuyển thành động năng đẩy mũi tên.
Động năng hoạt động như thế nào?
Để một vật có thể chuyển động và do đó có được động năng, cần phải áp dụng một ngoại lực. Lực và thời gian tác dụng càng nhiều thì tốc độ của nó càng lớn và do đó động năng của nó càng lớn. Tương tự như vậy, nếu khối lượng của một vật thể lớn hơn thì nó sẽ có động năng lớn hơn so với vật thể nhỏ hơn chuyển động cùng tốc độ.
Một đặc tính quan trọng của động năng là nó có thể chuyển khoản từ cơ thể này sang cơ thể khác. Ví dụ, khi một ô tô đang chuyển động va chạm với một ô tô khác, một phần động năng của nó được truyền sang ô tô thứ hai, điều này có thể khiến ô tô đó cũng chuyển động.
Đặc điểm của động năng
- Nó là biểu hiện của năng lượng gắn liền với chuyển động.
- Nó có thể được chuyển từ đối tượng này sang đối tượng khác.
- Bạn có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, chẳng hạn như năng lượng nhiệt khi xảy ra ma sát.
- Độ lớn của nó phụ thuộc vào khối lượng và tốc độ của vật.
La tổng động năng và thế năng của một hệ thống được gọi là năng lượng cơ học. Cả hai loại năng lượng đều có thể được chuyển đổi lẫn nhau, tùy thuộc vào điều kiện của hệ thống.
Các dạng năng lượng tiềm tàng
thế năng hấp dẫn
La thế năng hấp dẫn Đó là năng lượng mà một vật có được do độ cao của nó trong trường hấp dẫn. Chiều cao của một vật càng lớn thì thế năng hấp dẫn của nó càng lớn.
Một ví dụ kinh điển là một tàu lượn siêu tốc. Khi đoàn tàu ở trên đỉnh, nó có một thế năng lớn. Khi nó đi xuống, năng lượng này được chuyển thành động năng.
thế năng đàn hồi
La thế năng đàn hồi Đó là năng lượng được lưu trữ trong các vật thể có thể kéo dài hoặc nén, chẳng hạn như lò xo hoặc dây cao su. Khi lực căng được giải phóng, năng lượng này nhanh chóng được chuyển hóa thành động năng.
năng lượng tiềm năng hóa học
La thế năng hoá học Nó được lưu trữ trong các liên kết của các phân tử và nguyên tử. Năng lượng này được giải phóng trong một phản ứng hóa học, chẳng hạn như khi chúng ta đốt nhiên liệu hóa thạch hoặc khi cơ thể con người sử dụng glucose để tạo ra năng lượng.
thế năng tĩnh điện
Trong lĩnh vực điện lực, thế năng tĩnh điện là năng lượng được tích trữ trong các hạt tích điện do vị trí của chúng trong điện trường. Năng lượng này có thể được chuyển đổi thành các dạng khác, chẳng hạn như năng lượng ánh sáng hoặc nhiệt, như xảy ra trong các mạch điện.
Động năng và thế năng là nền tảng để hiểu cách thế giới vật chất hoạt động. Chính nhờ sự tương tác giữa hai loại năng lượng này mà chúng ta có thể giải thích các hiện tượng đa dạng như chuyến bay của máy bay, dòng chảy của sông hay thậm chí là hoạt động của ô tô.