SGK Vật Lí 8 - Bài 17. Sự chuyển hoá và bảo toàn cơ năng

Bài 17
Sự CHUYẾN HOÁ VÀ BẢO TOÀN co NĂNG
Trong tự nhiên cũng như trong kĩ thuật, ta thường quan sát thấy sụ chuyền hoá cơ năng từ dạng này sang dạng khác : Động năng chuyền hoá thành thế năng và ngược lại thế năng chuyến hoá thành động năng. Dưới đây ta sẽ khảo sát cụ thể sự chuyển hoá này.
- Sự CHUYẾN HOÁ CỦA CÁC DẠNG cơ NÁNG Thí nghiệm 1 : Quả bóng roi
■ Hình 17.1 ghi lại vị trí của quả bóng đang roi sau những khoảng thòi gian bàng nhau.
Sũ Độ cao và vận tốc của quả bóng thay đổi thế nào trong thời gian quá bóng roi ?
Tìm tù thích hợp cho các chỗ trống của câu trả lời sau :
Trong thời gian quả bóng rơi, độ cao của quả bóng ....(1).... dần, vận tốc của quả bóng ....(2).... dân.
SE Thê' năng và động năng của quả bóng thay đối thê' nào ? Tìm tù thích hợp cho các chỗ trống của câu trả lời sau :
Thê' năng của quả bóng ....(1).... dân, còn động năng của nó ....(2)....
SE Khi quà bóng chạm mặt đất, nó này lên. Trong thời gian này lên, độ cao và vận tốc của quá bóng thay đổi thê' nào ? Thê' năng và động năng của nó thay đổi thế nào ?
Tìm từ thích hợp cho các chỗ trống của câu trà lời sau : Trong thời gian nảy lên, độ cao của quả bóng ....(1).... dần, vận tốc của nó ....(2).... dân. Nhu vậy thế năng của quả bóng ....(3).... dân, động năng cùa nó ....(4).... dân.
Hình 17. ỉ
Ờ nhùng vị trí nào (A hay B) quả bóng có thế năng, động năng lớn nhất; có thế năng, động năng nhỏ nhát ? Tìm từ thích hợp cho các chỗ trống của các câu trá lời sau :
Quả bóng có thế năng lớn nhất khi ớ vị trí ....(1).... và có thê' năng nhó nhất khỉ ở vị trí ....(2)....
Quá bóng có động năng lớn nhất khỉ ở vị trí ....(3).... và động năng nhỏ nhất khi ớ vị trí ....(4)....
Thí nghiệm 2 : Con lắc dao động
■ Kéo con lảc lệch khỏi vị trí cân bàng tới vị trí A rồi thả tay ra. Quan sát chuyền động cùa con lác CH. 17.2). Con lác có độ cao lớn nhất ớ A và c, thấp nhất ở vị trí cân bàng B. Ta lãy vị trí cân bàng B làm mốc đế tính các độ cao.
Vận tốc của con lác tâng hay giảm khi:
Con lác đl từ A xuống B.
Con lác đi từ B lên c.
G3S Có sự chuyền hoá tù dạng cơ năng nào sang dạng cơ năng nào khi :
Con lác đi từ A xuống B ?
Con lác đi từ B lèn c ?
ESỈ ở những vị trí nào con lác có thế năng lớn nhất, có động năng lớn nhất ?
B Ỡ nhũng vị trí nào con lác có động năng nhỏ nhất, có thế năng nhó nhất ? Các giá trị nhó nhất này bàng bao nhiêu ?
• Kết luận
Trong chuyến động của con lác đã có sự chuyến hoá liên tục các dạng cơ năng : Thế năng chuyến hoá thành động năng và động năng chuyến hoá thành thế năng.
Khi con lác ở vị trí thấp nhất (vị trí cân bàng), thế năng đã chuyền hoá hoàn toàn thành động năng ; khi con lác ớ vị trí cao nhãt, động năng đã chuyển hoá hoàn toàn thành thế năng.
- BẢO TOÀN CO NÀNG
Những thí nghiệm định lượng chính xác đã chứng tỏ :
Trong quá ưình cơ học, động năng và thế năng có thé chuyển hoá lân nhau, nhung cơ năng thì không đổi. Nguời ta nói cơ năng đuợc bảo toàn.
Chú ý: Khi mô tà các thí nghiệm vẽ ở hình 17.1 và 17.2 chúng ta đã bó qua ma sát. Thực ra, do có ma sát nên quà bóng sau khi chạm đất không thế nảy trở lại độ cao ban đầu, cũng như con lác sau khi đa được thả ra ở vị trí A không thế quay trở lại đúng vị trí này. Điểu đó có nghĩa là, nếu ké đến ma sát, thì co năng cùa vật không bảo toàn. Một phân co nâng đã chuyến hoá thành một dạng năng lượng khác mà chúng ta sẽ học trong các bài sau.
▼ III - VẬN DỤNG
Hãy chi ra sự chuyền hoá từ dạng co năng này sang dạng co năng khác trong các trường hợp sau :
Mũi tên được bán đi từ chiếc cung.
Nước từ trên đập cao cháy xuống.
Ném một vật lên cao theo phưong thảng đứng.
Ỷ Động năng có thể chuyển hoá thành thế năng, ngược lại thê năng có thể chuyển hoá thành động năng.
« Trong quá trình cơ học, động năng và thế năng có thể chuyển hoá lẫn nhau, nhưng cơ năng được bảo toàn.
Hình 17.3
Đập thuý điện Hoà Bình.
Có thẽ em chưa biểt
Các nguồn nước ở trên cao có thế năng rất lớn. Thế năng này có thể chuyển hoá thành động năng làm quay các máy phát điện. Hiện nay, người ta mới sử dụng được chưa tới 10% nguồn năng lượng dự trữ khổng lồ này. Gió có động năng rất lớn, là nguồn năng lượng sạch và rẻ tiền. Nếu con người tận dụng được hết động năng của gió thì gió có thể cung cấp cho con người năng lượng còn lớn hơn năng lượng do nước cung cấp. Từ xưa, người ta đã biết sử dụng động năng của gió để chạy các cối xay, gọi là cối xay gió.