Mục lục
Năng lượng là một dạng tồn tại từ khi các dạng thiết bị ra đời. Cần phải dùng nhiều thời gian để nghiên cứu đánh giá năng lượng. Hãy cùng ôn luyện các kiến thức về định luật bảo toàn năng lượng và giải bài tập liên quan trang 122. Sau đây là những kiến thức cơ bản và hướng dẫn giải bài.
1. Tìm hiểu về định luật bảo toàn năng lượng
Năng lượng là thuật ngữ chỉ hệ thống các dạng đại lượng vật lý đang tồn tại ở trên trái đất. Đây là đại lượng đặc trưng có chung một tính chất là sinh ra công. Trong thuyết tương đối, năng lượng có mối liên hệ với khối lượng của vật đang được xét. Hãy cùng phân tích cụ thể để hiểu định luật bảo toàn năng lượng.
1.1. Sự chuyển hóa năng lượng trong các hiện tượng cơ, nhiệt, điện
Các dạng năng lượng tồn tại luôn có thể chuyển hóa thay đổi từ cơ sang nhiệt hay điện và ngược lại. Hãy cùng tìm hiểu về sự biến đổi các dạng năng lượng diễn ra như thế nào trong vật lý.
a. Sự thay đổi của các dạng năng lượng và hao hụt cơ năng
Thế năng và động năng là hai dạng năng lượng chuyển động đặc trưng. Hai năng lượng này có thể biến đổi qua lại cho nhau miễn đảm bảo tổng động năng và thế năng khi tính ra luôn là một giá trị không đổi. Giá trị không đổi đó được gọi là cơ năng. Hay một dạng năng lượng được bảo toàn.
Đầu tiên để hiểu về dạng năng lượng chuyển động ta nên thực hiện các thí nghiệm. Cần có một mô hình thí nghiệm để mô phỏng lại sự chuyển động của vật thể có xét đến vận tốc và khối lượng. Ta sẽ tiến hành quan sát sự thay đổi của vật thể khi truyền cho nó một vận tốc và đánh giá những thay đổi.
Mô phỏng thí nghiệm đánh giá năng lượng biến đổi
Trong quá trình đo, kết quả tính được sẽ chỉ mang tính tương đối. Do những con số tính toán phải trải qua nhiều lần căn chỉnh nên sẽ ít nhiều làm cho ảnh hưởng đến kết quả. Vì thế không thể bỏ qua được sự hao hụt năng lượng thêm vào đó sự thay đổi dạng năng lượng cũng khiến cho cơ năng bị giảm xuống.
Chúng ta sẽ hao hụt năng lượng khi cố gắng tính toán chính xác ở mức cao nhất. Điều này không chỉ là sai số mà đó là sự thay đổi từ cơ năng sang nhiệt năng. Nhiệt năng sinh ra sẽ làm cho cơ năng ban đầu bị giảm. Điều này được thừa nhận là sự hao hụt cơ năng. Tuy nhiên năng lượng vẫn được bảo toàn.
Thêm vào đó thế năng và động năng là hai đại lượng liên tục thay đổi ở mỗi điểm đo. Khi tính toán, ta thấy rằng động năng và thế năng sẽ có một đại lượng tăng đại lượng còn lại giảm. Nhưng trừ phần hao hụt thì tổng của hai dạng năng lượng luôn được bảo toàn với giá trị được gọi là cơ năng.
b. Biến đổi cơ năng trở thành điện năng
Khi tiến hành thí nghiệm với cơ năng, dạng năng lượng của cơ năng bị biến đổi. Điều này dẫn đến nghi vấn có thể xảy ra trường hợp ngược lại? Để chứng minh, các nhà khoa học lại lần nữa tiến hành xây dựng mô hình thí nghiệm để đánh giá tính khả thi của vấn đề này.
Mô hình chuyển hóa điện năng thành cơ năng
Chúng ta sẽ từng bước quan sát những chuyển động diễn ra khi truyền điện năng vào mô hình. Từng số liệu cần được ghi lại và thống kê. Sau cùng sẽ tính toán để đánh giá sự thay đổi dạng năng lượng từ điện năng có thực sự sẽ trở thành cơ năng không.
Có thể thấy động cơ điện khi hoạt động sinh ra lực giúp vật di chuyển. Lúc này có thể tính toán động năng và thế năng. Một bên vật di chuyển sinh ra dòng điện bên kia nhờ dòng điện tác động lên vật thể. Đây quả thực là minh chứng cho sự biến đổi năng lượng giữa điện năng và cơ năng đang cần làm rõ.
Thêm vào đó khi chuyển đổi năng lượng chúng ta cũng sẽ không tránh khỏi tổn thất và hao phí. Do vậy năng lượng sau khi chuyển đổi có xu hướng thấp hoặc ít hơn so với năng lượng trước khi được chuyển đổi làm cho con số tính toán sẽ có nhiều biến thiên gây ra ảnh hưởng đến kết quả tính.
Về nguyên tắc, năng lượng trên trái đất luôn bảo toàn vào không chịu sự hao hụt. Do thế nếu một dạng năng lượng hao hụt tức là nó đã chuyển thành một dạng năng lượng khác và ngược lại. Cho nên ta có thể xác định rằng hao hụt cơ năng chính là dạng chuyển đổi năng lượng được nhắc đến.
1.2. Định luật bảo toàn năng lượng
Sau khi tiến hành thực hiện các thí nghiệm, ta có thể thấy được những thay đổi của dạng năng lượng. Tuy nhiên vẫn phải công nhận rằng năng lượng luôn được bảo toàn trong suốt quá trình làm thí nghiệm. Kể cả thực tế đời sống hàng ngày năng lượng của chúng ta cũng tuân thủ theo nguyên tắc đó chứ không thay đổi.
Phát biểu định luật bảo toàn năng lượng
2. Giải đáp bài tập về định luật bảo toàn năng lượng sgk
Để hiểu thêm bạn có thể giải một số bài tập trong sách giáo khoa
2.1. Bài 1 trang 157
Đây là bài tập trong mô hình được xét khi ta kiểm tra những biến đổi dạng năng lượng chuyển động của vật thể. Khi vật được xét ở điểm bắt đầu vận tốc là 0 nên sẽ chưa xuất hiện động năng. Vật ở vị trí cao nhất được xét nên thế năng lúc năng đo được là thế năng cực đại của toàn hệ.
Khi vật di chuyển cứ lúc nào thế năng giảm thì động năng tăng và ngược lại. Tới vị trí thấp nhất khi thế năng đạt giá trị là 0 lúc này động năng của vật sẽ đạt giá trị cực đại. Trong suốt quá trình bạn hãy theo dõi biến đổi và thống kế tổng động năng và thế năng lại.
2.2. Bài 60.1 trang 122
Đề bài sách bài tập vật lý 9 bài 60.1 trang 122
Khi tuabin chuyển động cần có năng lượng đó gọi là sức nước. Tuy ta không bơm nhưng nhiệt năng của mặt trời khiến hơi nước bốc lên rồi tạo ra mưa chảy xuống. Vì thế đây là hệ khép kín tuabin sẽ không hoạt động nếu trong hồ bị cạn nước. Vì quá trình bốc hơi không diễn ra.
3. Các nội dung lý thuyết liên quan khác
Định luật bảo toàn năng lượng trong tự nhiên có thể thay đổi. Những phát biểu trước đây có thể theo thời gian cũng sẽ bị thay đổi khi các nhà khoa học nghiên cứu ra một điều gì đó mới hơn và làm cho những định luật cũ không còn phù hợp. Vì thế chúng ta chỉ nên sử dụng trong phạm vi nhỏ.
Trong thiên nhiên môi trường vô cùng lớn và khó để đánh giá khi năng lượng không thể truyền đi quá xa. Điều này có thể gây ra tình huống con người gặp phải dạng năng lượng mới hay chưa từng khám phá nó khi trước. Bạn cần hiểu rằng không phải năng lượng nào cũng hiện hữu.
Các dạng năng lượng có thể trong hệ vật cũng có thể tồn tại ở ngoài hệ vật. Sự tương tác giữa các năng lượng là không phủ nhận. Tuy nhiên những năng lượng hao hụt có thể nằm trong hệ cô lập hoặc không. Điều này sẽ ảnh hưởng đến những kết luận quan trọng khi nghiên cứu thêm về năng lượng.
Kết luận
Định luật bảo toàn năng lượng không hoàn toàn chính xác trong mọi trường hợp. Trên đây là phần kiến thức định luật bảo toàn năng lượng được Kiến Guru tổng hợp.
Nếu bạn đang thắc mắc vấn đề gì truy cập ngay Kienguru.vn để lại SĐT và thắc mắc đang gặp sẽ có các chuyên gia có chuyên môn giải đáp chi tiết giúp bạn.
