Động Năng Là Gì? Công Thức Tính Động Năng Và Bài Tập Vận Dụng

Có thể bạn quan tâm

Để giải đáp câu hỏi trên chúng ta cùng tìm hiểu về Động năng là gì? Động năng được tính theo công thức nào? qua bài viết dưới đây.

I. Động năng là gì?

1. Năng lượng

- Mọi vật xung quanh chúng ta đều mang năng lượng. Khi một vật tương tác với các vật khác thì giữa chúng có thể trao đổi năng lượng.

- Quá trình đổi năng lượng này có thể diễn ra dưới những dạng khác nhau như: thực hiện công, tuyền nhiệt, phát ra các tia mang năng lượng,...

2. Động năng

- Động năng là dạng năng lượng mà vật có được do nó đang chuyển động.

- Khi một vật có động năng thì vật đó có thể tác dụng lực lên vật khác và lực này sinh công.

II. Công thức tính động năng

1. Xét vật khối lượng m chuyển động dưới tác dụng của một lực small overrightarrow{F} , giả sử không đổi và vật chuyển động dọc theo giá của lực .

- Giả sử sau khi đi được quãng đường s vận tốc của vật biến thiên từ $small overrightarrow{v_{1}}$ đến $small overrightarrow{v_{2}}$ , ta có:

$small v_{2}^{2}-v_{1}^{2}=2as;$ mà $small a=frac{F}{m};$

- Nên ta có:

$small dpi{100} small v_{2}^{2}-v_{1}^{2}=2.frac{F}{m}.s$ $small Rightarrow frac{1}{2}mv_{2}^{2}-frac{1}{2}mv_{1}^{2}=F.s = A$

2. Trường hợp đặng biệt, vật bắt đầu từ trạng thái nghỉ $small v_{1}=0$ dưới tác dụng của lực small overrightarrow{F} đạt tới trạng thái vận tốc $small v_{2}=v$ thì ta có:

$small frac{1}{2}mv^{2}=A$

- Từ đó đi đến kết luận: Động năng của một vật khối lượng m đang chuyển động với vận tốc v là năng lượng mà vật đó có được do nó đang chuyển động và được xác định theo công thức sau:

- Công thức tính động năng: $small W_{d}=frac{1}{2}mv^{2}$

Trong đó: Wđ là động năng có đơn vị là Jun, ký hiệu (J)

m: khối lượng của vật (kg)

v: vận tốc của vật (m/s)

III. Công của lực tác dụng và độ biến thiên của động năng

- Công do lực small overrightarrow{F} sinh ra tính theo công thức: $small A=frac{1}{2}mv_{2}^{2}-frac{1}{2}mv_{1}^{2}$

Trong đó:

A là công của lực small overrightarrow{F} tác dụng vào vật làm vật di chuyển từ vị trí 1 đến vị trí 2.

$small frac{1}{2}mv_{1}^{2}$ là động năng của vật ở vị trí 1

$small frac{1}{2}mv_{2}^{2}$ là động năng của vật ở vị trí 2

* Hệ quả:

- Khi lực tác dụng lên vật sinh công dương thì động năng của vật tăng (tức là vật thu thêm công, hay vật sinh công âm). Ngược lại, khi lực tác dụng lên vật sinh công âm thì động năng của vật giảm (tức là vật sinh công dương).

IV. Bài tập về Động năng

* Bài 1 trang 136 SGK Vật Lý 10: Nêu định nghĩa và công thức của động năng

° Lời giải bài 1 trang 136 SGK Vật Lý 10:

- Định nghĩa: Động năng là dạng năng lượng của một vật có được do nó đang chuyển động.

- Công thức tính động năng: $small W_{d}=frac{1}{2}mv^{2}$

* Bài 2 trang 136 SGK Vật Lý 10: Khi nào động năng của vật

A. Biến thiên? B. tăng lên? C. giảm đi?

° Lời giải bài 2 trang 136 SGK Vật Lý 10:

- Khi lực tác dụng lên vật sinh công dương (A > 0) thì động năng của vật tăng lên (Wđ2 > Wđ1).

- Ngược lại khi lực tác dụng lên vật sinh công âm (A < 0) thì động năng của vật giảm đi (Wđ2 < Wđ1).

⇒ Khi lực sinh công thì động năng của vật biến thiên.

* Bài 3 trang 136 SGK Vật Lý 10: 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 bài 3 trang 136 SGK Vật Lý 10:

◊ Chọn đáp án: B. Chuyển động với gia tốc không đổi

- Vì chuyển động có gia tốc không đổi là chuyển động thẳng biến đổi đều, nếu vận tốc biến đổi thì động năng cũng thay đổi.

* Bài 4 trang 136 SGK Vật Lý 10: 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

Chọn đáp án đúng

° Lời giải bài 4 trang 136 SGK Vật Lý 10:

◊ Chọn đáp án: C. Các lực tác dụng lên vật sinh công dương

- Công của các lực tác dụng lên vật và độ biến thiên động năng của vật:

$small A=Delta W_{d}=frac{1}{2}mv_{2}^{2}-frac{1}{2}mv_{1}^{2}$

- Với A là tổng công của tất cả các lực tác dụng lên vật; Động năng của vật tăng nên suy ra A>0 dẫn tới lực tác dụng lên vật sinh công dương.

* Bài 5 trang 136 SGK Vật Lý 10: Một vật trọng lượng 1,0N có động năng 1,0J. Lấy g = 10 m/s2. Khi đó vận tốc của vật bằng bao nhiêu?

A. 0,45m/s B. 1,0m/s C. 1,4m/s D. 4,4m/s

° Lời giải bài 5 trang 136 SGK Vật Lý 10:

◊ Chọn đáp án: D. 4,4m/s

- Khối lượng của vật là, từ công thức tính trọng lực:

small P=mg $small Rightarrow m=frac{P}{g}=frac{1,0}{10}=0,1(kg)$

- Vật tốc của vật là, từ công thức tính động năng:

$small Wd=frac{1}{2}mv^{2}$ $small Rightarrow v=sqrt{frac{2W_{d}}{m}}$ $small =sqrt{frac{2.1,0}{0,1}}=sqrt{20}approx 4,47(m/s)$

* Bài 6 trang 136 SGK Vật Lý 10: Một ô tô có khối lượng 1000 kg chuyển động với vận tốc 80 km/h. Động năng của ô tô có giá trị nào sau đây?

A. 2,52.104 J B. 2,47.105 J C. 2,42.106 J D. 3,20.106 J

° Lời giải bài 6 trang 136 SGK Vật Lý 10:

◊ Chọn đáp án: B. 2,47.105 J

- Ta có: v = 80 km/h = 200/9 m/s

- Áp dụng công thức tính động năng:

$small W_{d}=frac{1}{2}mv^{2}$ $small =frac{1}{2}.1000.left ( frac{200}{9} ight )^{2}=2,469.10^{5}(J)$

* Bài 7 trang 136 SGK Vật Lý 10: Tính động năng của một vận động viên có khối lượng 70 kg chạy đều hết quãng đường 400 m trong thời gian 45s.

° Lời giải bài 7 trang 136 SGK Vật Lý 10:

- Động năng của vận động viên là:

$\small W_d=\frac{1}{2}mv^2=\frac{1}{2}m.\left ( \frac{s}{t} \right )^2$ $small =frac{1}{2}.70.left ( frac{400}{45} ight )^{2} =2765,4(J)$

* Bài 8 trang 136 SGK Vật Lý 10: Một vật khối lượng m = 2kg đang nằm yên trên một mặt phẳng ngang không ma sát. Dưới tác dụng cả lực nằm ngang 5N, vật chuyển động và đi được 10m. Tính vận tốc của vật ở cuối chuyển dời ấy.

° Lời giải bài 8 trang 136 SGK Vật Lý 10:

- Gia tốc của vật thu được là, từ công thức:

small F=ma $small Rightarrow a=frac{F}{m}=frac{5}{2}=2,5(m/s^{2})$