c. Khái niệm năng lƣợng
Đây là một trong những khái niệm phức tạp, khó định nghĩa nhất của Vật lí h c. Nó đƣợc quy ƣớc là thƣớc đo chung để so sánh các dạng chuyển động của vật chất. Mỗi dạng chuyển động đều đƣợc đo bằng một dạng năng lƣợng riêng, có cơng thức xác định khác nhau: động năng, nhiệt năng, thế năng,…
Năng lƣợng đƣợc định nghĩa: một vật có khả năng sinh cơng, ta nói, vật đó có mang năng lƣợng.
Cơng và năng lƣợng có sự khác biệt căn bản. Năng lƣợng là khái niệm gắn liền với trạng thái, cịn cơng là khái niệm gắn liền với q trình. Tức là một hệ đang ở một trạng thái xác định thì có năng lƣợng xác định những khơng có cơng ở đó. Khi hệ thay đổi trạng thái thì năng lƣợng của hệ thay đổi và xuất hiện cơng, cơng sinh ra có độ lớn đ ng bằng độ biến thiên năng lƣợng của hệ trong q trình đó.
Có nhiều dạng năng lƣợng tƣơng ứng với các dạng vận động của hệ. Hệ vận động cơ thì có năng lƣợng dƣới dạng cơ năng, vận động quang thì có năng lƣợng dƣới dạng quang năng,…
Trong chƣơng “Các định luật bảo tồn” của Vật lí lớp 10, HS đƣợc h c về dạng năng lƣợng mà hệ có đƣợc do vận động cơ h c. Bao gồm động năng là dạng năng lƣợng có đƣợc do chuyển động; thế năng là dạng năng lƣợng có đƣợc do tƣơng tác giữa hệ với trái đất, phụ thuộc vị trí của hệ trong tr ng trƣờng; cơ năng là tổng của hai thành phần năng lƣợng cơ h c nói trên.
Trong hệ đơn vị SI, năng lƣợng có đơn vị là Jun (J) (giống đơn vị của công).
2.1.2.4. Động năng và Định lý biến thiên động năng
a. Khái niệm động năng
Trong chƣơng trình SGK, chỉ đề cập đến chuyển động tịnh tiến của vật mà bỏ qua chuyển động quay của các vật (do không để ý đến kích thƣớc của vật).
Khi đó: động năng đƣợc định nghĩa là dạng năng lƣợng của chất điểm có đƣợc do chuyển động, có giá trị bằng một nửa tích của khối lƣợng với bình phƣơng vận tốc của chất điểm. Cơng thức tính động năng: 2 d 1 2 W mv (7)
b. Định lí biến thiên động năng
Lực F không đổi tác dụng vào vật m đang có v1. Vật sẽ chuyển động
thẳng, biến đổi đều theo hƣớng của lực. Sau khi đi đƣợc qng đƣờng s thì vật có vận tốc v2. Ta có: 2 2 2 2 2 1 2 1 2 2 v v v v as s a
Công của lực F khi đó là:
A12 = Fs <=> A12 = ma.
2 2 2 1 2 v v a A12 = 2 2 2 1 2 2 mv mv = Wđ2 – Wđ1
Vậy A12 = Wđ2 – Wđ1 (trong đó A12 là cơng của các ngoại lực).