Vì sao một vật nổi đi lên có thể tăng thế năng dù không ai nâng trực tiếp?

Giải thích nguyên lý

Lực đẩy của chất lỏng có thể làm công lên vật đang đi lên. Năng lượng không xuất hiện từ khoảng không: phải xét cả chất lỏng và trạng thái ban đầu của hệ. Để đưa một vật nổi xuống sâu rồi giữ lại, trước đó đã có tác nhân chuẩn bị trạng thái có thể giải phóng năng lượng.

Ví dụ và phân tích

Vật nhẹ được giữ chìm rồi thả có thể nổi lên. Thế năng trọng trường riêng vật tăng, trong khi nước chuyển vị trí và năng lượng toàn hệ có thể giảm để chuyển thành chuyển động và nhiệt. Chỉ xét vật mà bỏ nước sẽ làm mất nguồn trao đổi năng lượng.

Cách kiểm tra

Vẽ vật, vùng nước và lực đẩy lên vật, phân biệt với trọng lực xuống. Nêu công dương của lực đẩy khi vật dịch lên và công âm của trọng lực. Thí nghiệm nhỏ chỉ dùng vật nhẹ trong chậu nông, không giữ vật hoặc người chìm trong nước sâu.

Ứng dụng

Ứng dụng là hiểu các mô hình phao nâng và tại sao chúng không tạo chu trình sinh năng lượng miễn phí. Sau mỗi lượt, muốn đưa vật trở lại vị trí chìm phải trao đổi năng lượng; không thể chỉ tính phần vật nổi lên.

Điều kiện và giới hạn

Không dùng riêng công thức thế năng vật để kết luận biến thiên của toàn hệ nước–vật. Bài không yêu cầu tính năng lượng chất lỏng hay bỏ qua sức cản. Chỉ giải thích dòng năng lượng định tính, không suy ra thiết bị tự chạy vĩnh viễn.

Đọc hình

Vật nhẹ chìm được thả đi lên: lực đẩy hướng lên cùng độ dời, trọng lực hướng xuống; nước dịch chuyển quanh vật.

Học tiếp

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