Khi nào vật có cơ năng? Khi nào vật không có cơ năng?

1. Khi nào vật có cơ năng? Vi nào vật không có cơ năng?

– Khi một vật có khả năng thực hiện công cơ học, ta nói vật có cơ năng.

Ví dụ: Khi dây cung được kéo căng (giương cung) thì nếu buông tay ra, mũi tên sẽ bay đi. Vậy chiếc cung lúc được giương đang có khả năng thực hiện công, ta nói cung có cơ năng.

– Cơ năng là một dạng năng lượng, là một đại lượng vật lý thể hiện khả năng sinh công của một vật bất kỳ. Hiểu một cách cụ thể, một vật có cơ năng khi nó có khả năng thực hiện công cơ học.

Trong vật lý, động năng và thế năng là hai dạng của cơ năng. Một vật có thể vừa có động năng và thế năng, cơ năng lúc đó bằng tổng động năng và thế năng của vật.

Ví dụ: Một máy bay đang bay trên trời, nó vừa có độ cao so với mặt đất, tức là có thế năng, vừa đang chuyển động, tức là có động năng. Cơ năng của máy bay là tổng động năng và thế năng của máy bay.

– Vật có khả năng thực hiện công cơ học càng lớn thì cơ năng của vật càng lớn. Kí hiệu của cơ năng là W. Cơ năng có đơn vị là Jun (J).

Ví dụ: Đặt một viên gạch trên một tấm kính. Ban đầu, viên gạch không có khả năng thực hiện công lên tấm kính. Khi đó vật không có cơ năng.

Tuy nhiên, khi đưa nó lên một độ cao h so với tấm kính và thả rơi thì viên gạch có thể làm tấm kính bị vỡ. Khi đó, ta nói viên gạch có khả năng sinh công. Vì vậy, khi đưa viên gạch lên độ cao h, viên gạch đã có cơ năng.

2. Các dạng của cơ năng:

Cơ năng có hai dạng là thế năng và động năng:

Thế năng:

– Cơ năng của vật phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất, hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao, gọi là thế năng hấp dẫn.

– Vật có khối lượng càng lớn và ở càng cao thì thế năng hấp dẫn càng lớn.

– Cơ năng của vật phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là thế năng đàn hồi.

– Khi vật nằm trên mặt đất thì thế năng hấp dẫn của vật bằng 0 (thường chọn mặt đất làm mốc).

Động năng:

– Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng.

– Vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn.

– Nếu vật đứng yên thì động năng của vật bằng 0.

Lưu ý:

Một vật có thể vừa có động năng và thế năng, thì cơ năng của vật bằng tổng động năng và thế năng của nó.

Ví dụ: Một máy bay đang bay trên trời, nó vừa có độ cao so với mặt đất, tức là có thế năng, vừa đang chuyển động, tức là có động năng. Cơ năng của máy bay là tổng động năng và thế năng của máy bay.

Sự chuyển hoá của các dạng cơ năng:

Động năng có thể chuyển hoá thành thế năng, ngược lại thế năng có thể chuyển hoá thành động năng.

Sự bảo toàn cơ năng:

Trong quá trình cơ học, động năng và thế năng có thể chuyển hoá lẫn nhau, nhưng cơ năng được bảo toàn.

3. Một số câu hỏi vận dụng:

Câu 1: Vật có cơ năng khi:

A. Vật có khả năng sinh công.

B. Vật có khối lượng lớn.

C. Vật có tính ì lớn.

D. Vật có đứng yên.

Đáp án:

Câu 2: Thế năng hấp dẫn phụ thuộc vào những yếu tố nào? Chọn câu trả lời đầy đủ nhất.

A. Khối lượng.

B. Trọng lượng riêng.

C. Khối lượng và vị trí của vật so với mặt đất.

D. Khối lượng và vận tốc của vật.

Đáp án:

– Cơ năng của vật phụ thuộc vào vị trí của vật so với mặt đất hoặc so với một vị trí khác được chọn làm mốc để tính độ cao gọi là thế năng hấp dẫn. 

Câu 3: Thế năng đàn hồi phụ thuộc vào những yếu tố nào?

A. Khối lượng.

B. Độ biến dạng của vật đàn hồi.

C. Khối lượng và chất làm vật.

D. Vận tốc của vật.

Đáp án:

Câu 4: Nếu chọn mặt đất làm mốc để tính thế năng thì trong các vật sau đây vật nào không có thế năng?

A. Viên đạn đang bay.

B. Lò xo để tự nhiên ở một độ cao so với mặt đất.

C. Hòn bi đang lăn trên mặt đất.

D. Lò xo bị ép đặt ngay trên mặt đất.

Đáp án:

Hòn bi đang lăn trên mặt đất ⇒ Không có thế năng và có động năng Lò xo bị ép đặt ngay trên mặt đất ⇒ Có thế năng đàn hồi ⇒ Đáp án C

Câu 5: Trong các vật sau, vật nào không có thế năng (so với mặt đất)?

A. Chiếc bàn đứng yên trên sàn nhà.

B. Chiếc lá đang rơi.

C. Một người đứng trên tầng ba của tòa nhà.

D. Quả bóng đang bay trên cao.

Đáp án:

Câu 6: Động năng của vật phụ thuộc vào yếu tố nào?

A. Khối lượng.

B. Vận tốc của vật.

C. Khối lượng và chất làm vật.

D. Khối lượng và vận tốc của vật.

Đáp án:

Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng. Vật có khối lượng càng lớn và chuyển động càng nhanh thì động năng càng lớn ⇒ Đáp án D

Câu 7: Trong các vật sau, vật nào không có động năng?

A. Hòn bi nằm yên trên mặt sàn.

B. Hòn bi lăn trên sàn nhà.

C. Máy bay đang bay.

D. Viên đạn đang bay.

Đáp án:

Hòn bi nằm yên trên mặt sàn không chuyển động nên không có động năng ⇒ Đáp án A

Câu 8: Điều nào sau đây đúng khi nói về cơ năng? Hãy chọn câu đúng nhất.

A. Cơ năng phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là thế năng đàn hồi.

B. Cơ năng phụ thuộc vị trí của vật so với mặt đất gọi là thế năng hấp dẫn.

C. Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng.

D. Cả A, B và C.

Đáp án:

– Cơ năng phụ thuộc vào độ biến dạng của vật gọi là thế năng đàn hồi. – Cơ năng phụ thuộc vị trí của vật so với mặt đất gọi là thế năng hấp dẫn.

– Cơ năng của vật do chuyển động mà có gọi là động năng. ⇒ Đáp án D

Câu 9: Một lò xo làm bằng thép đang bị nén lại. Lúc này lò xo có cơ năng. Vì sao lò xo có cơ năng?

A. Vì lò xo có nhiều vòng xoắn.

B. Vì lò xo có khả năng sinh công.

C. Vì lò xo có khối lượng.

D. Vì lò xo làm bằng thép.

Đáp án:

Một lò xo làm bằng thép đang bị nén lại có cơ năng vì lò xo có khả năng sinh công ⇒ Đáp án B

Câu 10: Trong các trường hợp sau, trường hợp nào vật có cả động năng và thế năng? Chọn mốc thế năng tại mặt đất.

A. Một máy bay đang chuyển động trên đường băng của sân bay.

B. Một ô tô đang đỗ trong bến xe.

C. Một máy bay đang bay trên cao.

D. Một ô tô đang chuyển động trên đường.

Đáp án:

– Một máy bay đang chuyển động trên đường băng của sân bay, một ô tô đang chuyển động trên đường ⇒ có động năng.