Vì sao động năng âm báo mô hình sai còn thế năng âm vẫn có thể hợp lệ?

Giải thích nguyên lý

Với khối lượng dương trong cơ học đang học, động năng mv²/2 không âm. Nếu một phép tính công cho động năng cuối âm, phải kiểm dữ kiện, khoảng áp dụng hoặc trạng thái chuyển động. Thế năng trọng trường lại phụ thuộc mốc được chọn; nó có thể âm khi vật nằm dưới mốc, không biểu thị tốc độ ảo hoặc năng lượng tự mất.

Ví dụ tính từng bước

Xe 1 kg ban đầu 2 m/s có động năng 2 J. Giả sử chỉ có lực ma sát hãm 1 N trên sàn ngang, tính cho xe đi tiếp 3 m sẽ cho K cuối = 2 − 3 = −1 J. Trạng thái ấy không xảy ra: mô hình xe đã dừng sau 2 m nếu không có lực khác. Ở một phép chọn mốc độ cao riêng, vật 1 kg nằm thấp hơn mốc 1 m với g = 10 m/s² có thế năng −10 J hoàn toàn hợp lệ.

Điểm dễ hiểu sai

Không lấy căn của động năng âm để gán vận tốc mới, cũng không sửa thế năng âm thành dương chỉ vì thấy dấu trừ. Hai dấu âm thuộc hai loại vấn đề khác nhau.

Tự kiểm tra

Kiểm quãng dừng bằng v²/(2a) = 4/(2 × 1) = 2 m.

Điều kiện áp dụng

Xe chỉ bị hãm bởi ma sát trong pha còn trượt; ví dụ thế năng là phép chọn mốc riêng, không ghép tùy tiện với dữ kiện xe để đổi tổng năng lượng.

Đọc hình minh họa

Xe dừng ở 2 m trước mốc 3 m bị loại; hình bên cạnh có vật thấp hơn mốc thế năng 1 m, phân biệt K âm không khả thi với U âm do mốc. Các mũi tên chỉ đại lượng theo nhãn; hình định tính không dùng để đo tỉ lệ lực hoặc độ dài. Các đồ thị đọc theo số liệu và đơn vị hai trục.

Học tiếp

Công của lực bằng Fs cos alpha khi nào Định lí động năng liên hệ tổng công ra sao