Cơ năng là gì? Thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi là gì? Bài tập vận dụng - Vật lý 8 bài 16

Vậy năng lượng là gì, nó tồn tại dưới dạng nào? để giải thích câu hỏi này chúng ta cùng tìm hiểu về Cơ năng là gì? Thế năng trọng trường và thế năng đàn hồi là gì? Động năng là gì và phụ thuộc các yếu nào qua bài viết dưới đây.

I. Cơ năng là gì?

- Khi một vật có khả năng thực hiện công ta nói vật có cơ năng.

- Vật có khả năng thực hiện công càng lớn thì cơ năng của vật càng lớn. Cơ năng được tính bằng đơn vị Jun (J).

II. Thế năng

1. Thế năng trọng trường là gì?

- Ở vị trí càng cao so với mặt đất thì công mà nó có khả năng thực hiện được càng lớn, nghĩa là thế năng của vật càng lớn.

- Thế năng trọng trường là thế năng được xác định bởi vị trí của vật so với mặt đất. Khi vật nằm trên mặt đất thì thế năng trọng trường của vật bằng không.

- Vật có khối lượng càng lớn thì có thế năng càng lớn.

* Lưu ý:

- Thế năng của vật phụ thuộc vào mốc tính độ cao (do ta có thể lấy một vị trí khác mặt đất để làm mốc tính độ cao) và khối lượng của vật.

2. Thế năng đàn hồi là gì?

- Thế năng đàn hồi là thế năng phụ thuộc vào độ biến dạng đàn hồi.

II. Động năng

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

- Động năng và thế năng là hai dạng của cơ năng. Cơ năng của một vật bằng tổng thế năng và động năng của vật đó.

* Lưu ý: 

+ Khi một vật có khả năng thực hiện công cơ học (chứ không cần vật đã thực hiện công cơ học) thì vật đó có cơ năng.

- Ví dụ: Một vật nặng đang được giữ yên ở độ cao h so với mặt đất, nghĩa là nó không thực hiện công, nhưng nó có khả năng thực hiện công (giả sử khi được buông ra) nên có cơ năng.

+ Động năng của vật phụ thuộc vào các yếu tố: Vận tốc và khối lượng của vật.

III. Bài tập về Cơ năng

* Câu C1 trang 55 SGK Vật Lý 8: Nếu đưa quả nặng lên một độ cao nào đó (H.16.1b) thì nó có cơ năng không? Tại sao?

° Lời giải câu C1 trang 55 SGK Vật Lý 8:

- Có. Nếu đưa quả nặng lên một độ cao nào đó rồi buông nhẹ thì vật A sẽ chuyển động xuống phía dưới làm sợi dây căng ra. Lực căng dây làm vật B chuyển động, như vậy vật A đã thực hiện công nên nó có cơ năng.

* Câu C2 trang 56 SGK Vật Lý 8: Có một lò xo được làm bằng thép uốn thành vòng tròn (H.16.2a). Lò xo bị nén lại nhờ buộc sợi dây, phía trên đặt một miếng gỗ (H.16.2b). Lúc này lò xo có cơ năng. Bằng cách nào để biết được lò xo có cơ năng?

° Lời giải câu C2 trang 56 SGK Vật Lý 8:

- Để biết được lò xo có cơ năng ta chỉ cần cắt hoặc đốt cháy sợi dây và quan sát thấy lò xo bung ra và miếng gỗ ở trên lò xo bị hất lên cao, như vậy lò xo đã thực hiện công tức là nó có cơ năng.

* Câu C3 trang 56 SGK Vật Lý 8: Cho quả cầu A bằng thép lăn từ vị trí 1 trên máng nghiêng xuống đập vào miếng gỗ B (H.16.3). Hiện tượng sẽ xảy ra như thế nào?

° Lời giải câu C3 trang 56 SGK Vật Lý 8:

- Quả cầu A lăn từ vị trí (1) trên máng nghiêng đập vào miếng gỗ B thì sẽ va chạm với miếng gỗ B và làm cho miếng gỗ B dịch chuyển.

* Câu C4 trang 56 SGK Vật Lý 8: Chứng minh rằng quả cầu A đang chuyển động có khả năng thực hiện công.

° Lời giải câu C4 trang 56 SGK Vật Lý 8:

- Quả cầu A đập vào miếng gỗ B làm miếng gỗ B chuyển động, như vậy quả cầu A có khả năng thực hiện công.

* Câu C5 trang 56 SGK Vật Lý 8: Từ kết quả thí nghiệm trên hãy tìm từ thích hợp cho vào chỗ trống của câu kết luận sau:

Một vật chuyển động có khả năng……tức là có cơ năng.

° Lời giải câu C5 trang 56 SGK Vật Lý 8:

- Một vật chuyển động có khả năng sinh công tức là có cơ năng.

* Câu C6 trang 57 SGK Vật Lý 8: Độ lớn vận tốc của quả cầu thay đổi thế nào so với thí nghiệm 1? So sánh công của quả cầu A thực hiện lúc này với lúc trước. Từ đó suy ra động năng của quả cầu A phụ thuộc thế nào vào vận tốc của nó?

° Lời giải câu C6 trang 57 SGK Vật Lý 8:

- Độ lớn vận tốc của quả cầu tăng lên so với vận tốc của nó trong thí nghiệm 1.

- Công của quả cầu A thực hiện lớn hơn so với trước.

⇒ Khi vận tốc tăng thì động năng tăng. Các thí nghiệm chính xác cho thấy động năng tăng tỉ lệ với bình phương vận tốc.

* Câu C7 trang 57 SGK Vật Lý 8: Hiện tượng xảy ra có gì khác so với thí nghiệm 2? So sánh công thực hiện được của hai quả cầu A và A'. Từ đó suy ra động năng của quả cầu còn phụ thuộc như thế nào vào khối lượng của nó?

° Lời giải câu C7 trang 57 SGK Vật Lý 8:

- Khi thay bằng quả cầu A' có khối lượng lớn hơn thì miếng gỗ B bị đẩy ra xa hơn khi va chạm.

- Công thực hiện của quả cầu A' lớn hơn so với công do quả cầu A thực hiện.

- Động năng của vật phụ thuộc vào khối lượng của vật. Vật có khối lượng càng lớn thì động năng của vật cũng càng lớn.

⇒ Động năng của vật tỷ lệ thuận với khối lượng của vật.

* Câu C8 trang 57 SGK Vật Lý 8: Các thí nghiệm trên cho thấy động năng phụ thuộc những yếu tố gì và phụ thuộc như thế nào?

° Lời giải câu C8 trang 57 SGK Vật Lý 8:

- Các thí nghiệm trên cho thấy động năng phụ thuộc vào hai yếu tố: khối lượng của vật và vận tốc của vật:

- Khi khối lượng của vật không đổi, nếu vận tốc tăng thì động năng cũng tăng (động năng tỉ lệ với bình phương vận tốc).

- Khi vận tốc không đổi, động năng tỉ lệ thuận với khối lượng.

* Câu C9 trang 57 SGK Vật Lý 8: Nêu ví dụ vật có cả động năng và thế năng.

° Lời giải câu C9 trang 57 SGK Vật Lý 8:

- Một máy bay đang bay trên cao, máy bay có độ cao nên có thế năng, đồng thời nó có vận tốc nên cũng có động năng.

* Câu C10 trang 57 SGK Vật Lý 8: Cơ năng của từng vật ở hình 16.4a, b, c thuộc dạng cơ năng nào?

° Lời giải câu C10 trang 57 SGK Vật Lý 8:

- Chiếc cung đã giương: Thế năng đàn hồi.

- Nước chảy từ trên cao xuống: Động năng và thế năng.

- Nước bị ngăn trên đập cao: Thế năng hấp dẫn.