chủ đề Vật lí lớp 10 năng lượng, bảo toàn năng lượng bao gồm lý thuyết, bài tập liên quan đến công cơ học, động năng, thế năng, cơ năng, bảo toàn cơ năng, bảo toàn năng lượng.
Đọc thêm:
- Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng
- Năng lượng là gì? Khái niệm năng lượng
- Nhà vật lí Joule và định luật bảo toàn năng lượng
Năng lượng có nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau, bao gồm:
Kỹ thuật: có vai trò quan trọng trong việc thiết kế máy móc, cấu trúc và các hệ thống cơ khí khác. Nó giúp các kỹ sư hiểu cách các lực, chuyển động và năng lượng tương tác và ảnh hưởng đến các hệ thống này.
Vật lí: năng lượng một nhánh cơ bản của vật lí nghiên cứu chuyển động của các vật thể dưới tác động của lực. Nó cung cấp nền tảng cho các ngành vật lí khác, chẳng hạn như nhiệt động lực học, điện từ học và cơ học lượng tử.
Thiên văn học: giúp các nhà thiên văn học hiểu được chuyển động của các thiên thể, chẳng hạn như hành tinh, mặt trăng và tiểu hành tinh. Nó cho phép họ đưa ra dự đoán về quỹ đạo và tương tác của chúng.
Thể thao: phân tích chuyển động của vận động viên và thiết bị trong thể thao. Nó có thể giúp huấn luyện viên và vận động viên cải thiện kỹ thuật, ngăn ngừa chấn thương và tối ưu hóa thành tích.
Địa chất: nghiên cứu chuyển động của vỏ Trái đất, động đất và các hiện tượng địa chất khác. Nó cung cấp cái nhìn sâu sắc về các lực hình thành bề mặt hành tinh.
Ví dụ: Để chuyển thóc từ ruộng lên xe tải, người nông dân phải nâng bao thóc từ mặt đất lên vai mình. Như vậy người này đã truyền cho bao thóc năng lượng, làm thay đổi độ cao của nó so với mặt đất
- Từ “Công” còn được sử dụng ở các tình huốn giao tiếp khác nhau như:
+ Ngày công của một người lái xe là 200 000 đồng
+ Có công mài sắt, có ngày nên kim
+ Khi máy xúc đang hoạt động, động cơ sinh công di chuyển các khối đất khỏi hố
+ Chờ đợi mất công
\>> Ở các tình huống thứ hai và ba được sử dụng với ý nghĩa khoa học: gắn với sự truyền năng lượng cho vật khi có lực tác dụng làm vật dịch chuyển theo phương của lực
- Năng lượng đặc trưng cho khả năng thực hiện công. Công được tính bằng biểu thức:
Công = lực tác dụng x độ dịch chuyển theo phương của lực
- Biểu thức: A = F.d
2. Sự truyền năng lượng
- Thực hiện công là một cách truyền năng lượng từ vật này sang vật khác. Độ lớn của công mà lực đã thực hiện bằng phần năng lượng mà lực tác dụng đã truyền cho vật, làm vật dịch chuyển một khoảng nào đó theo phương của lực
Công đã thực hiện = Phần năng lượng đã được truyền
II. Công suất
1. Tốc độ thực hiện công
Hai lực khác nhau thực hiện cùng một công như nhau nhưng thời gian để thực hiện công có thể khác nhau. Hoặc trong cùng một khoảng thời gian, lực này thực hiện công lớn hơn lực kia. Điều đó có nghĩa là: tốc độ thực hiện công của hai lực là nhanh chậm khác nhau.
Ví dụ:
+ Trong xây dựng, cùng đưa một khối vật liệu có khối lượng 50 kg lên độ cao 10 m, người kéo mất 50 s, trong khi máy tời kéo chỉ mất 10 s
+ Trên đường bộ, hai xe cùng xuất phát, sau 10 s thì người đi xe đạp di chuyển được 20 m. Còn ô tô di chuyển được 100 m
Năng lượng và công là nội dung bài 15 Vật lý 10 SGK Chân trời sáng tạo. Dưới đây là tóm tắt ngắn gọn, chi tiết, dễ hiểu bài Năng lượng và công để các em tham khảo.
Bài viết này sẽ giúp các em hiểu: Khái niệm năng lượng là gì? tính chất của năng lượng, định luật bảo toàn năng lượng? Công là gì, đặc điểm của công và biểu thức tính công như thế nào?...
- Năng lượng
1. Khái niệm về năng lượng
- Mọi biến đổi trong tự nhiên đều cần năng lượng.
- Chúng ta không nhìn thấy năng lượng nhưng có thể cảm nhận được tác dụng của nó.
* Ví dụ:
+ Mọi hoạt động hằng ngày của chúng ta đều cần đến năng lượng. Năng lượng được lấy từ năng lượng dự trữ trong thức ăn.
+ Cây cối lớn lên ra hoa, kết trái được là nhờ hấp thụ năng lượng của ánh sáng mặt trời.
+ Khi lắp pin vào đèn pin và bật công tắc thì bóng đèn pin phát ra ánh sáng. Ánh sáng được tạo ra là nhờ có năng lượng dự trữ trong pin.
2. Tính chất của năng lượng
Năng lượng của một hệ bất kì luôn có một số tính chất sau:
+ Năng lượng là một đại lượng vô hướng.
+ Năng lượng có thể tồn tại ở những dạng khác nhau.
+ Năng lượng có thể truyền từ vật này sang vật khác, hoặc chuyển hóa qua lại giữa các dạng khác nhau và giữa các hệ, các thành phần của hệ.
+ Trong hệ SI năng lượng có đơn vị là jun: J
+ Đơn vị khác của năng lượng là calo [cal]: Một calo là lượng năng lượng cần thiết để làm tăng nhiệt độ 1 g nước lên thêm 10C.
1 cal = 4,184 J
* Ví dụ: 1 thỏi socola nặng 60g chứa 280 cal năng lượng tức là:
280.4,184 = 1171,52 J
II. Định luật bảo toàn năng lượng
1. Quá trình truyền và chuyển hóa năng lượng
- Năng lượng không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi mà chỉ truyền từ vật này sang vật khác hoặc chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác. Ta nói năng lượng được bảo toàn.
* Lưu ý: Năng lượng có thể chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hoặc từ vật này sang vật khác dưới nhiều hình thức khác nhau: truyền năng lượng ánh sáng, truyền nhiệt, truyền năng lượng thông qua tác dụng lực, truyền năng lượng điện từ.
* Ví dụ: Một số quá trình truyền và chuyển hóa năng lượng trong thực tiễn:
+ Đốt lửa bằng kính lúp: sự chuyển hóa năng lượng từ quang năng sang nhiệt năng.
+ Đun nước bằng bếp ga: Truyền năng lượng bằng cách truyền nhiệt, trong đó nhiệt năng từ lửa được truyền cho hệ là ấm nước và nước trong ấm.
+ Cọ xát để tạo lửa: Truyền năng lượng bằng cách thực hiện công cơ học.
+ Sạc điện thoại không dây: Chuyển hóa năng lượng điện từ thành năng lượng hóa học trong pin và điện năng của điện thoại, ngoài ra còn có năng lượng nhiệt do điện thoại tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh.
+ Công của lực đẩy chuyển động năng của người đẩy thành động năng và thế năng của người ngồi và xích đu.
+ Công của lực nâng chuyển động năng của tay và bình nước thành thế năng của bình nước.
+ Công của lực đẩy và lực ma sát chuyển động năng của tay và giấy nhám thành nhiệt năng.
+ Mô hình thủy điện: Nước được đưa lên bình chứa, sau đó chảy từ trên cao làm quay tubin của máy phát điện và làm sáng bóng đèn.
+ Mô hình tháp quang năng: ánh sáng được chiếu từ nguồn sáng [đèn, mặt trời] đến chân tháp để làm nóng dòng khí đi vào chân tháp. Dòng khí nóng chuyển động lên trên làm cho cánh quạt đặt ở đỉnh tháp quay.
III. Công của một lực không đổi
1. Biểu thức tính công và đơn vị của công
Về mặt toán học, công của một lực được đo bằng tích của ba đại lượng: độ lớn lực tác dụng F, độ dịch chuyển d và cosin góc hợp bởi vectơ lực tác dụng và vectơ độ dịch chuyển theo công thức:
A = F.d.cosθ
\> Lưu ý: Khi vật chuyển động thẳng theo một chiều thì độ dịch chuyển d chính bằng quãng đường đi được s và công được tính theo công thức:
A = F.s.cosθ
Trong đó:
A: công [J]
s: quãng đường đi được [m]
F: độ lớn của lực tác dụng [N]
θ: góc hợp bởi vectơ lực và vectơ chuyển dời.
+ Đơn vị của công là J với: 1 J = 1 N.m
[1 J là số đo công thực hiện khi lực có giá trị là 1 N đặt lên vật và làm vật được dịch chuyển 1 m theo phương của lực tác dụng]
2. Các đặc điểm của công
Công cơ học là đại lượng vô hướngcó thể âm, dương hoặc bằng 0 phụ thuộc vào góc hợp bởi phương của lực tác dụng và hướng chuyển dời của chuyển động.
+ 0 ≤ θ < 900: công của lực có giá trị dương [A > 0] lực sinh công dương [công phát động]
+ 900 < θ ≤ 1800: công của lực có giá trị âm [A < 0] lực sinh công âm [công cản]
+ θ = 900 khi lực tác dụng vuông góc với độ dịch chuyển thì công A = 0: lực không sinh công.
3. Vận dụng biểu thức tính công
* Ví dụ: Trong nội dung cử tạ đẩy, vận động viên phải thực hiện ba giai đoạn: nâng tạ lên một độ cao nhất định, giữ tạ tại độ cao đó trong một khoảng thời gian quy định, hạ tạ xuống mặt đất [hình 15.10]. Vào năm 2020 một vận động viên trẻ người Việt Nam đã tạo tiếng vang khi thực hiện thành công phần thi cử đẩy với khối lượng tạ là 136kg.
Hãy tính công do lực đẩy tạ của vận động viên này sinh ra ứng với giai đoạn nâng ta và giữ tạ. Biết độ cao mà vận động viên này phải nâng tạ lên là khoảng 1,7m.
\> Lời giải:
Chọn trục toạ độ thẳng đứng có chiều dương hướng lên
Để nâng và hạ tạ, lực do vận động viên tác dụng vào tạ phải có độ lớn ít nhất bằng với trọng lực của tạ, nên ta có:
F = m.g = 136.9,8 = 1332,8 [N].
- Giai đoạn nâng tạ lên: Lực tác dụng của tay người đặt vào tạ và độ dịch chuyển của tạ cùng hướng và có giá trị dương, do đó:
Khái niệm về năng lượng là gì?
Năng lượng là dạng vật chất đặc biệt, tồn tại dưới nhiều hình thái khác nhau [hình thái vật thể như: Than, củi, dầu, gas; hình thái phi vật thể như: điện, sức gió,…], nhưng đều có đặc tính chung là khi tiêu dùng sẽ tạo ra một nhiệt năng nhất định hoặc khả năng sinh ra công thông qua hệ thống thiết bị truyền lực.
Năng lượng là gì lớp 9?
Trong vật lý, năng lượng là đại lượng vật lý mà phải được chuyển đến một đối tượng để thực hiện một công trên, hoặc để làm nóng, các đối tượng.
Năng lượng của vật kí hiệu là gì?
Một cách hiểu đơn giản hơn, năng lượng là một tài nguyên thiên nhiên, một dạng vật chất chủ yếu được tạo ra từ hai nguồn chính là năng lượng mặt trời và năng lượng từ lòng đất. Trong hệ đo lường quốc tế, đơn vị của năng lượng được đo bằng Jun [kí hiệu là J].
Đơn vị của năng lượng là gì lớp 6?
- Đơn vị năng lượng là jun, kí hiệu là: J.