Cơ năng là một khái niệm quan trọng trong vật lý, biểu thị tổng động năng và thế năng của một vật. Tuy nhiên, không phải lúc nào cơ năng cũng được bảo toàn. Vậy, Cơ Năng Của Vật Sẽ Không được Bảo Toàn Khi nào? Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết trong bài viết này.
Định luật bảo toàn cơ năng phát biểu rằng, trong một hệ kín chỉ chịu tác dụng của lực thế (lực bảo toàn), cơ năng của vật được bảo toàn, tức là tổng động năng và thế năng của vật không đổi trong suốt quá trình chuyển động. Ngược lại, cơ năng của vật sẽ không được bảo toàn khi có sự tác động của các yếu tố bên ngoài hoặc có sự chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác.
Dưới đây là các trường hợp cụ thể khi cơ năng không được bảo toàn:
- Có lực ma sát tác dụng:
Ma sát là một lực cản trở chuyển động, và khi có ma sát, một phần cơ năng của vật sẽ chuyển hóa thành nhiệt năng, làm nóng vật và môi trường xung quanh. Do đó, tổng cơ năng của vật sẽ giảm dần theo thời gian. Ví dụ, khi một vật trượt trên mặt sàn nhám, ma sát giữa vật và sàn sẽ làm giảm tốc độ của vật và làm nóng cả hai bề mặt.
- Có lực cản của môi trường tác dụng:
Tương tự như ma sát, lực cản của môi trường (ví dụ như lực cản của không khí hoặc nước) cũng làm tiêu hao cơ năng của vật. Khi vật chuyển động trong môi trường có lực cản, một phần cơ năng sẽ chuyển hóa thành nhiệt năng hoặc các dạng năng lượng khác, làm giảm tổng cơ năng của vật. Ví dụ, khi một vật rơi trong không khí, lực cản của không khí sẽ làm chậm tốc độ rơi của vật và làm giảm cơ năng ban đầu.
- Có lực không thế (lực không bảo toàn) tác dụng:
Lực không thế là lực mà công của nó phụ thuộc vào đường đi của vật, ví dụ như lực kéo của động cơ, lực đẩy của tên lửa. Khi có lực không thế tác dụng, cơ năng của vật có thể tăng hoặc giảm, tùy thuộc vào công của lực này. Ví dụ, khi một chiếc xe tăng tốc, động cơ xe thực hiện công làm tăng cả động năng và cơ năng của xe.
- Có sự chuyển hóa cơ năng thành các dạng năng lượng khác:
Cơ năng có thể chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác như nhiệt năng, quang năng, hóa năng, điện năng. Khi có sự chuyển hóa này, tổng cơ năng của vật sẽ không còn được bảo toàn. Ví dụ, khi một vật va chạm với một vật khác, một phần cơ năng có thể chuyển hóa thành âm thanh (quang năng) và nhiệt năng.
Tóm lại, cơ năng của vật sẽ không được bảo toàn khi:
- Có lực ma sát hoặc lực cản của môi trường tác dụng.
- Có lực không thế tác dụng.
- Có sự chuyển hóa cơ năng thành các dạng năng lượng khác.
Hiểu rõ các điều kiện này giúp chúng ta giải thích và dự đoán chính xác hơn các hiện tượng vật lý xảy ra trong thực tế, đặc biệt là trong các bài toán liên quan đến năng lượng và bảo toàn năng lượng. Việc nắm vững kiến thức về cơ năng và các yếu tố ảnh hưởng đến sự bảo toàn của nó là rất quan trọng trong học tập và nghiên cứu khoa học.
