động năng

Định nghĩa. Động năng của một vật khối lượng $m$ đang chuyển động với vận tốc $v$ là năng lượng vật đó có được do chuyển động, kí hiệu là $W_d$.

Hiểu bằng hình ảnh. Hãy tưởng tượng một quả bóng bowling và một quả bóng bàn cùng lăn tới bạn với cùng tốc độ. Quả bóng bowling nặng hơn sẽ có "sức phá vỡ" lớn hơn nhiều khi va chạm. Đó chính là vì nó có động năng lớn hơn.

Công thức cần nhớ

• Biểu thức tính động năng: $W_d = \dfrac{1}{2}mv^2$
• Trong đó $m$ là khối lượng (kg), $v$ là vận tốc (m/s) và $W_d$ đo bằng Jun (J)
• Định lý biến thiên động năng: Công của ngoại lực tác dụng lên vật bằng độ biến thiên động năng của vật: $A = \dfrac{1}{2}mv_2^2 - \dfrac{1}{2}mv_1^2$

Ví dụ giải từng bước. Một ô tô khối lượng 1000 kg đang chạy với vận tốc 20 m/s. Tính động năng của ô tô.

• Bước 1: Xác định đại lượng $m = 1000$ kg, $v = 20$ m/s.
• Bước 2: Thay vào công thức $W_d = \dfrac{1}{2} \cdot 1000 \cdot 20^2$.
• Bước 3: Tính kết quả $W_d = 500 \cdot 400 = 200000$ J $= 200$ kJ.

Cách nhận biết. Đề bài cho khối lượng và vận tốc, yêu cầu tính năng lượng liên quan đến chuyển động.

Lỗi hay gặp:

• Quên đổi đơn vị: Vận tốc thường cho ở km/h, phải đổi sang m/s.
• Quên bình phương vận tốc: Lấy $\dfrac{1}{2}$ nhân khối lượng và nhân $v$ thay vì $v^2$.

Liên hệ thực tế. Xe tải đang chạy trên cao tốc có động năng rất lớn, nên khi phanh gấp cần quãng đường dài để dừng lại.

Mẹo làm trắc nghiệm. Động năng tỉ lệ thuận với bình phương vận tốc. Nếu vận tốc tăng gấp 2 lần thì động năng tăng gấp 4 lần.