Động năng là gì? Năng lượng dao động của vật mà một vật có được do nó đang chuyển động. Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta sẽ gặp rất nhiều hiện tượng tiêu biểu của động năng như: Cối xay gió Hà Lan, đập thủy điện, thác nước, …. Vậy thì tất cả những điều đó là gì? Cùng Hoàng Giang Solar tìm hiểu khoa học giải thích công của lực tác dụng và sự biến đổi của động năng như thế nào trong bài viết hôm nay nhé.
Khái niệm dao động là gì?
Trước tiên, ta cùng tìm hiểu khái niệm dao động là gì. Dao được là sự lặp đi lặp lại nhiều lần 1 trạng thái bình thường của một vật bất kỳ nào đó. Thực tế trong đời sống hằng ngày chúng tga cũng có thể gặp phải rất nhiều dao động. Có thể là dao động của con lắc đồng hồ, dao động của cầu khi mà xe vừa mới chạy qua hoặc là dao động của dòng điện chạy trong mạch,…
Khái niệm và công thức của năng lượng dao động của vật là gì?
Năng lượng dao động là gì?
Dao động cơ học là sự chuyển động của một vật quanh năng lượng dao động của vật một vị trí xác định gọi là vị trí cân bằng, gồm 2 loại phổ biến là năng lượng dao động tuần hoàn và năng lượng dao động điều hòa.
Dao động cơ học của con lắc lò xo được biểu diễn dưới dạng hàm Sin hoặc Cos theo thời gian t như sau: x = A.cos( ωt + Ψ ), v = – ωA.sin( t + Ψ ), a = -ω². cos ( t + )
Trong đó: x – Li độ ( cm hoặc m ), v – Vận tốc ( m / s hoặc cm/ s ), a – Gia tốc ( cm/s² hoặc m/s² ), t – Thời gian ( s ), A – Biên độ ( cm ), – Tần số góc ( rad / s ), – Pha ban đầu ( rad ).
Công thức vmax là gì?
Vận tốc biến thiên theo thời gian. Tại x=+-A thì v=0 và tại x=0 thì vmax=ωA
Vì thế, công thức tính vận tốc cực đại hay chính là công thức vmax của dao động điều hòa chính là vmax=ωA. Bạn hãy nhớ công thức này để áp dụng tính toán nhanh gọn và chính xác.
Những dạng cơ bản về năng lượng dao động của vật là gì?
Dưới đây là một số công thức tính năng lượng dao động quan trọng bạn cần nắm:
- ω= 2Π / T trong đó T là khoảng thời gian ( s )
- A² = x² + v²/ω², Vmax = ω.A trong đó Vmax là tốc độ lớn nhất.
- Vật ở vị trí cân bằng x = 0, Vmax, vật ở vị trí biên x = A, v = 0
- w = 0,5.k.A² trong đó k = m.ω² là độ cứng lò xo ( N/m ), w là năng lượng ( J )
Ví dụ động học:
Từ xa xưa, người Hà Lan năng lượng dao động của vật thông qua những chiếc cối xay gió đã chuyển hóa năng lượng chuyển động từ gió thành cơ năng để chạy những chiếc cối xay đơn giản.
Sử dụng năng lượng từ chuyển động của các dòng không khí (gió) thành công cơ học để bơm nước từ giếng sâu lên bề mặt.
Năng lượng có được từ sự chuyển động năng lượng dao động của vật của các luồng không khí (gió) làm quay các cánh quạt, chuyển động quay của các cánh quạt được nối với tua-bin của máy phát điện. Năng lượng do dòng điện tạo ra được sử dụng trong sinh hoạt hàng ngày như thắp sáng, sạc bình ắc quy, chạy các thiết bị điện như tivi, tủ lạnh, bếp điện, điều hòa,…
Động năng của vật rắn năng lượng dao động của vật
Trong cơ học cổ điển, động năng của một hạt (một vật nhỏ đến mức có thể coi khối lượng của nó chỉ tồn tại tại một điểm), năng lượng dao động của vật hoặc một vật không quay, được cho bởi phương trình trong đó m là khối lượng và v là tốc độ (hay vận tốc) của vật. Trong hệ SI, khối lượng được đo bằng kilogam, tốc độ được đo bằng mét trên giây và động năng được đo bằng joules (Jun).
Ví dụ, một vật có khối lượng 80 kg đang chuyển động với tốc độ 18 mét trên giây (65 km/h) thì động năng của nó là:
Ek = (1/2).80,182 J = 12,96 kJ
Vì động năng tỉ lệ với bình phương năng lượng dao động của vật tốc độ nên một vật tăng gấp đôi tốc độ sẽ có động năng gấp 4 lần ban đầu. Ví dụ, một chiếc ô tô chạy nhanh gấp đôi một chiếc ô tô khác sẽ mất thời gian gấp bốn lần để dừng lại, nếu lực phanh bằng nhau.
Biểu thức động năng là gì?
Biểu thức động năng hay công thức động năng K là K=1/2mv^2.
Trong đó: m là khối lượng của vật, v là vận tốc của vật.
Biểu thức động năng này dược dùng với mục đích tính năng lượng động của một vật bất kỳ di chuyển và ý nghĩa chính là mô tả khả năng thực hiện được công việc hay là gây ra sự thay đổi vận tốc của vật.
Một số dạng toán phổ biến về năng lượng dao động của vật
Tuy chỉ là một chương nhỏ trong phần đầu sách Vật Lý 12 nhưng dao động cơ học có rất nhiều dạng toán tham gia. Ví dụ: Bài toán về độ dời, vận tốc, gia tốc; chu kỳ, tần số trong dao động điều hòa; tìm thời gian ngắn nhất, thời gian dài nhất để đi được một quãng đường; năng lượng dao động của vật xác định thời điểm vật đi qua điểm M cho trước; xác định khoảng cách; xác định tốc độ, vận tốc trung bình; bài toán con lắc lò xo; vấn đề ghép đối tượng, tách đối tượng; bài toán năng lượng, sự biến thiên của con lắc lò xo, bài toán con lắc trùng hợp; căng dây,..
Năng lượng dao động của một vật dao động điều hòa là?
Năng lượng dao động của một vật dao động điều hoà:
A. biến thiên điều hòa theo thời gian với chu kì T
B. biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kì T/2.
C. bằng động năng của vật khi qua vị trí cân bằng.
D. bằng thế năng của vật khi qua vị trí cân bằng.
Câu trả lời chính xác là C. W=1/2 mω². A² = 1/2mω²x² + 1/2mv². Khi qua vị trí cân bằng x=0 thì
W=1/2mv²
Cơ năng của vật dddh công thức
Khi có 1 vật bất kỳ chuyển động trong trọng trường thì cơ năng của vật đó sẽ bằng tổng của thế năng và động năng. Vì vậy mà ta suy ra được công thức tính cơ năng đấy là W=Wđ + Wt = 1/2mv² + mgz
Kết luận
Trên đây là toàn bộ chia sẻ của Hoàng Giang Solar về năng lượng dao động của vật, khái niệm, công thức và một vài dạng toán cơ bản, phổ biến thường gặp. Đây là một kiến thức quan trọng và trọng tâm cần nắm vững khi học bộ môn vật lý. Vì vậy hi vọng thông tin mà chúng tôi chia sẻ trong bài viết này là hữu ích và ý nghĩa cho mọi người. Xin cám ơn vì đã dành thời gian theo dõi, ủng hộ bài viết.
