Lý thuyết Vật Lí 10 Cánh diều Bài 2: Bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

---

Haylamdo biên soạn và sưu tầm tóm tắt lý thuyết Vật Lí lớp 10 Bài 2: Bảo toàn và chuyển hóa năng lượng sách Cánh diều hay nhất, chi tiết sẽ giúp học sinh dễ dàng nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Vật Lí 10.

Lý thuyết Vật Lí 10 Cánh diều Bài 2: Bảo toàn và chuyển hóa năng lượng

I. Thế năng và động năng

1. Thế năng

Trong trường trọng lực đều, thế năng của vật có khối lượng m ở độ cao h so với mặt đất được xác định bằng công thức: W_t = mgh.

Trong đó:

+ m là khối lượng của vật trong trường trọng lực (kg)

+ g là gia tốc trọng trường (m/s²)

+ h là độ cao của vật so với mốc tính thế năng (m)

+ W_t là năng lượng nên được đo bằng jun (J).

                                 Nước ở hồ chứa có năng lượng dự trữ là thế năng

2. Động năng

Động năng của một vật có khối lượng m chuyển động với tốc độ v được xác định bằng công thức:

                                                            $W_d=\frac{1}{2}m{v}^2$

Trong đó:

+ m là khối lượng của vật đang chuyển động (kg)

+ v là vận tốc của vật chuyển động (m/s)

+ W_đlà năng lượng nên được đo bằng jun (J).

                                            Vận động viên đang chạy có động năng

II. Cơ năng

1. Sự chuyển hóa động năng và thế năng của vật

Động năng của vật có thể chuyển hóa thành thế năng và ngược lại.

Ví dụ:

Trong trò chơi tàu lượn siêu tốc: thế năng và động năng chuyển hóa cho nhau.

Tại đỉnh thứ nhất, năng lượng của tàu tồn tại dưới dạng thế năng cực đại, sau khi tàu di chuyển dần xuống chân dốc thì thế năng chuyển hóa dần thành động năng.

Sau đó tàu di chuyển lên đỉnh thứ hai, tức là động năng đã chuyển hóa dần thành thế năng. Tuy nhiên trong quá trình di chuyển, một phần năng lượng chuyển hóa thành năng lượng nhiệt và năng lượng âm thanh dẫn đến tàu không thể di chuyển lên đỉnh sau có độ cao bằng đỉnh trước đó.

                 Trò chơi xích đu mà một ví dụ về sự chuyển hóa động năng – thế năng

2. Định luật bảo toàn cơ năng

- Thế năng và động năng là hai dạng của cơ năng. Cơ năng W của một vật bằng tổng thế năng W_t và động năng W_đ của nó

                                                            W = W_t + W_đ

- Trong các trường hợp mà ma sát rất nhỏ, có thể bỏ qua sự hao phí năng lượng, động năng giảm bao nhiêu thì thế năng tăng bấy nhiêu và ngược lại. Nói cách khác, tổng động năng và thế năng là không đổi. Đó là định luật bảo toàn cơ năng.

                              Hệ con lắc đơn mô phỏng định luật bảo toàn cơ năng

III. Sự bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. Hiệu suất

1. Sự chuyển hóa năng lượng

Năng lượng có thể được dự trữ và chuyển từ dạng này sang dạng khác (chuyển hóa năng lượng), từ vật này sang vật khác (truyền năng lượng) khi có lực tác dụng hoặc các tác động vật lí khác.

2. Hiệu suất

Hiệu suất H mô tả tỉ lệ (có thể tính theo phần trăm) giữa năng lượng có ích được tạo ra W_{có ích} và tổng năng lượng cung cấp W_{cung cấp}:

Ví dụ:

3. Minh họa định luật bảo toàn năng lượng

Năng lượng không tự sinh ra hoặc không tự mất đi; năng lượng chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác. Nói cách khác, năng lượng được bảo toàn.