Động năng và động lượng là hai khái niệm vật lý thường xuyên bị nhầm lẫn. Trong bài viết dưới đây, Khacnhaugiua.vn sẽ giúo bạn phân biệt sự khác nhau giữa động năng và động lượng. Tham khảo ngay nhé!
1. Khái niệm
Động lượng là tích của khối lượng và vận tốc của một vật. Nó là một đại lượng vectơ, có độ lớn và hướng trong không gian ba chiều.
Động lượng phụ thuộc vào hệ quy chiếu, nhưng trong bất kỳ hệ quy chiếu quán tính nào, nó là một đại lượng bảo toàn, có nghĩa là nếu một hệ kín không bị ngoại lực tác động thì tổng động lượng tuyến tính của nó không thay đổi.
Trong điện động lực học, cơ học lượng tử, lý thuyết trường lượng tử và thuyết tương đối rộng, động lượng cũng được bảo toàn trong thuyết tương đối hẹp (với công thức đã sửa đổi). Nó là biểu hiện của một trong những đối xứng cơ bản của không gian và thời gian: đối xứng tịnh tiến.
Trong khi đó, động năng của một vật là năng lượng mà nó nhận được từ chuyển động của nó. Nó được định nghĩa là công cần thiết để gia tốc một vật có khối lượng nhất định từ trạng thái nghỉ đến vận tốc hiện tại của nó. Sau khi thu được năng lượng này bằng gia tốc của nó, vật sẽ duy trì động năng này trừ khi tốc độ của nó thay đổi.
2. Công thức
Công thức tính động năng và động lực hoàn toàn khác nhau. Đây cũng là một tiêu chí quan trọng để phân biệt 2 khái niệm vật lý này.
Nếu m là khối lượng của một vật và v là vận tốc (cũng là một vectơ), thì động lượng là
Trong hệ đơn vị SI, nó được đo bằng kilogam mét trên giây (kg. m/s). Định luật chuyển động thứ hai của Newton nói rằng tốc độ thay đổi động lượng của cơ thể bằng với lực ròng tác dụng lên nó.
Các công thức nâng cao của cơ học cổ điển, cơ học Lagrangian và Hamilton, cho phép người ta chọn các hệ tọa độ kết hợp các đối xứng và các ràng buộc. Trong các hệ thống này, đại lượng bảo toàn là động lượng chung, và nói chung điều này khác với động lượng được xác định ở trên. Khái niệm về động lượng tổng quát được chuyển sang cơ học lượng tử, nơi nó trở thành một toán tử trên hàm sóng. Các toán tử động lượng và vị trí có liên quan theo nguyên lý bất định Heisenberg.
Trong khi đó, với cơ học cổ điển, động năng của một chất điểm (một vật nhỏ đến nỗi mà khối lượng của nó có thể được xem là chỉ tồn tại tại một điểm), hay một vật không quay, được cho bởi phương trình:
Với m là khối lượng và v là tốc độ (hay vận tốc) của vật. Trong hệ SI, khối lượng được đo bằng kilogram, tốc độ được đo bằng mét trên giây, và động năng thu được đo bằng joule (Jun).
3. Hệ quy chiếu
Động năng của một vật bất kỳ phụ thuộc vào hệ quy chiếu mà vật đó được đo. Tuy nhiên, tổng năng lượng của một hệ cô lập, tức là hệ không có năng lượng đầu vào hoặc đầu ra, không thay đổi trong bất kỳ hệ quy chiếu nào. Như vậy, phần hóa năng do động cơ tên lửa chuyển thành động năng được chia cho tên lửa và phần khí thải phụ thuộc vào hệ quy chiếu đã chọn.
Đây được gọi là hiệu ứng Oberth. Nhưng tổng năng lượng của hệ, bao gồm động năng, hóa năng của nhiên liệu, nhiệt năng, v.v., được bảo toàn theo thời gian, bất kể hệ quy chiếu được chọn như thế nào. Tuy nhiên, tổng giá trị năng lượng này sẽ khác nhau trong các hệ quy chiếu khác nhau.
Trong khi, như đã nói ở trên động lượng phụ thuộc vào hệ quy chiếu, nhưng trong bất kỳ hệ quy chiếu quán tính nào, nó là một đại lượng bảo toàn, nghĩa là nếu một hệ kín không chịu tác dụng của ngoại lực thì tổng động lượng tuyến tính của nó không thay đổi.
Khi tổng các ngoại lực tác dụng lên hệ vật bằng không thì độ thay đổi động lượng của hệ cũng bằng không.
“Tổng động lượng (đối với hệ quy chiếu quán tính) của một hệ vật thể không thay đổi nếu hệ không tương tác với bên ngoài (tức là tổng ngoại lực bằng 0, trong một hệ vật chất kín)”. Định luật bảo toàn động lượng là một trong những định luật bảo toàn vật lý quan trọng nhất.
Sự bảo toàn động lượng có giá trị trong cơ học cổ điển cũng như trong thuyết tương đối hẹp và cơ học lượng tử. Nó độc lập với Bảo toàn năng lượng và có tầm quan trọng cơ bản trong việc mô tả các quá trình tác động, chẳng hạn, trong đó định lý nói rằng tổng động lượng của tất cả các đối tác tác động trước và sau tác động là như nhau. Sự bảo toàn động lượng áp dụng cả khi động năng được giữ lại trong khi va chạm (va chạm đàn hồi) và khi không (va chạm không đàn hồi).
Bảo toàn động lượng là hệ quả tức thời của tính đồng nhất của không gian, nghĩa là hành vi của một vật chỉ được xác định bởi các đại lượng vật lý tại vị trí của nó, không phải bởi chính các đại lượng vật lý đó. vị trí đó.
Trên đây là một số điểm khác nhau giữa động lực và động năng được Khacnhaugiua.vn tổng hợp lại được. Hy vọng thông qua bài viết, các bạn có thể có thêm những kiến thức thú vị liên quan đến vật lý. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào cần được giải đáp, vui lòng gửi câu hỏi về cho Khacnhaugiua.vn bạn nhé!
