⚡năng lượng

Định nghĩa. Năng lượng là một đại lượng vô hướng đặc trưng cho khả năng sinh công của một vật hoặc hệ vật. Năng lượng tồn tại ở nhiều dạng khác nhau (cơ năng, nhiệt năng, điện năng, hóa năng...) và có thể chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác. Đơn vị đo là Jun (J).

Hiểu bằng hình ảnh. Năng lượng giống như "tiền tệ" của vũ trụ. Bạn nạp xăng (hóa năng) vào xe để xe chạy (động năng). Bạn ăn cơm để lấy năng lượng nâng tạ. Năng lượng không tự nhiên sinh ra hay mất đi mà chỉ "tiêu xài" và chuyển từ hình thức này sang hình thức khác.

Công thức cơ năng trong cơ học

• Động năng: $W_đ = \dfrac{1}{2}m v^2$
• Thế năng trọng trường: $W_t = m g h$
• Cơ năng bảo toàn (khi bỏ qua ma sát): $W = W_đ + W_t = \text{hằng số}$

Ví dụ giải từng bước. Một vật có khối lượng $m = 2$ kg đang ở độ cao $h = 5$ m so với mặt đất (lấy $g = 10$ m/s$^2$). Tính thế năng trọng trường của vật.

• Bước 1: Viết công thức thế năng trọng trường: $W_t = m g h$.
• Bước 2: Thay số: $m = 2$ kg, $g = 10$ m/s$^2$, $h = 5$ m.
• Bước 3: Tính toán: $W_t = 2 \times 10 \times 5 = 100$ J.

Cách nhận biết. Đơn vị Jun (J), KiloJun (kJ), Calo, kWh, ký hiệu $W, W_đ, W_t, E$.

Lỗi hay gặp:

• Chọn sai mốc thế năng ($h = 0$) dẫn đến tính sai giá trị thế năng.
• Quên bình phương vận tốc $v^2$ trong công thức động năng $\dfrac{1}{2}mv^2$.

Liên hệ thực tế. Nhà thủy điện biến thế năng của nước ở trên đập cao thành động năng làm quay tuabin, sinh ra điện năng phục vụ sinh hoạt.

Mẹo làm trắc nghiệm. Định luật bảo toàn cơ năng: Khi một vật rơi tự do, thế năng giảm bao nhiêu thì động năng tăng bấy nhiêu, tổng cơ năng $W_đ + W_t$ luôn không đổi tại mọi vị trí.