Vì sao hai xe cùng tốc độ có thể tính động năng chung bằng tổng khối lượng?

Giải thích nguyên lý

Động năng của hệ nhiều vật bằng tổng động năng các phần trong cùng hệ quy chiếu. Nếu các phần có cùng tốc độ tịnh tiến, hệ số bình phương tốc độ chung có thể đưa ra ngoài tổng. Khi đó dùng tổng khối lượng cho ra cùng kết quả.

Ví dụ và phân tích

Hai xe mô hình 1 kg và 2 kg đều chạy 2 m/s. Động năng riêng là 2 J và 4 J, tổng 6 J. Xét khối lượng chung 3 kg ở cùng tốc độ cũng cho 6 J. Phép gộp hợp lệ vì hai tốc độ bằng nhau.

Cách kiểm tra

Tính riêng trước rồi tính gộp để đối chiếu. Sau đó thử đổi tốc độ xe thứ hai thành 1 m/s: tổng còn 3 J, không thể giữ công thức gộp ở 2 m/s. Việc kiểm tra điều kiện quan trọng hơn chỉ nhớ phép cộng khối lượng.

Ứng dụng

Bài hữu ích khi tính năng lượng cả đoàn xe hoặc một xe cùng hàng được giữ chắc. Nó cũng giúp xác định phần nào đã nằm trong khối lượng tổng để không cộng năng lượng phần hàng thêm lần nữa.

Điều kiện và giới hạn

Chỉ xét động năng tịnh tiến, bỏ chuyển động quay bánh và chuyển động tương đối bên trong. Các tốc độ phải đo trong cùng hệ. Không suy rằng hai vật cùng động năng thì được gộp bằng một tốc độ tùy chọn.

Đọc hình

Hai xe 1 kg và 2 kg cùng 2 m/s có động năng 2 J và 4 J; khung hệ chung 3 kg cho tổng 6 J.

Học tiếp

Động năng là gì và khi nào vật có động năng Cơ năng bằng tổng những dạng năng lượng nào