Động năng khác gì động lượng? ví dụ và ứng dụng thực tế

1. Động năng (Kinetic Energy)

• Ký hiệu: Wđ hoặc K

• Công thức:

  Wđ=1/2mv^2 

  Trong đó:

  • m: khối lượng (kg)

  • $v$: vận tốc (m/s)

• Bản chất: Là năng lượng mà vật có được do chuyển động. Đơn vị đo là Jun (J).

• Là đại lượng vô hướng (không có hướng).

---

2. Động lượng (Momentum)

• Ký hiệu: p​

• Công thức: p=mv

  Trong đó:

  • m: khối lượng (kg)

  • v: vận tốc (vector)

• Bản chất: Là đại lượng đặc trưng cho chuyển động của vật, thể hiện khả năng duy trì chuyển động hoặc gây ra lực lên vật khác khi va chạm. Đơn vị là kg·m/s.

• Là đại lượng vector (có hướng).

---

So sánh nhanh:

Ví dụ 1: Ô tô đang chạy

🚗 Một chiếc ô tô 1000 kg chạy với vận tốc 20 m/s.

• Động lượng của ô tô:p=mv=1000×20=20,000 kgm/s

  → Thể hiện “mức độ khó để dừng xe” – càng lớn, xe càng khó dừng.

• Động năng của ô tô:

  Wđ=12mv2=12×1000×202=200,000 J→ Cho biết năng lượng có thể sinh ra nếu xe va chạm hoặc bị hãm phanh.

👉 Ứng dụng:

• Động năng giúp tính năng lượng hãm phanh, mức độ thiệt hại khi va chạm.

• Động lượng dùng trong tính toán va chạm giữa các xe (ví dụ tai nạn giao thông) theo định luật bảo toàn động lượng.

---

🔹 Ví dụ 2: Bóng lăn trên sân

Một quả bóng đá 0.5 kg lăn với vận tốc 10 m/s.

• Động năng:

  Wđ=12×0.5×102=25 J

• Động lượng:

  $$\text{m/s}$$

👉 Dễ thấy: nếu bạn đứng chắn quả bóng, động lượng ảnh hưởng đến lực bạn phải dùng để chặn nó, còn động năng ảnh hưởng đến cảm giác đau nếu nó đập vào chân bạn 😂

---

🔹 Ví dụ 3: Va chạm giữa 2 vật

• Vật A: 2 kg, chạy với 4 m/s về bên phải.

• Vật B: 1 kg, đứng yên.

Khi A đâm vào B:

• Trước va chạm:

  • Động lượng A: $\text{m/s}$

  • Động lượng B: 0

→ Tổng động lượng trước va chạm = 8

• Sau va chạm, nếu không có lực ngoài tác động:
  → Tổng động lượng vẫn bằng 8 (bảo toàn động lượng)

👉 Ứng dụng trong vật lý hạt, cơ học, kỹ thuật, ví dụ:

• Khi phân tích va chạm trong bóng bi-a, bắn đạn, hoặc tên lửa.

---

💡 Tóm lại:

• Động năng = nói về năng lượng của vật.

• Động lượng = nói về tính chất chuyển động và lực tương tác khi va chạm.

• Cả hai đều quan trọng nhưng dùng trong những tình huống khác nhau.

Ví dụ 4: Nhảy từ trên cao xuống

Bạn nhảy từ độ cao 2 mét xuống đất.

• Khi sắp chạm đất, bạn có vận tốc (do rơi tự do) → có:

  • Động năng: vì bạn đang chuyển động → năng lượng này phải “tiêu tán” đi (qua việc chân bạn hấp thụ lực, uốn cong gối, hoặc mặt đất lún nhẹ nếu là cát).

  • Động lượng: cơ thể bạn đang có động lượng và khi tiếp đất, chân bạn phải tạo ra một lực phản lại để dừng lại.

👉 Ứng dụng thực tế:

• Vận động viên parkour hoặc võ thuật học cách giảm chấn (roll, hạ thấp người…) là để giảm động lượng từ từ và tán động năng ra nhiều bộ phận, giảm chấn thương.

Ví dụ 5: Cú đấm trong boxing 🥊

• Một võ sĩ 80 kg ra đòn với tay có vận tốc 8 m/s.

  • Động lượng tay đấm: liên quan đến khả năng đẩy lùi đối thủ, gây thay đổi trạng thái chuyển động.

  • Động năng tay đấm: liên quan đến sát thương – năng lượng gây tác động lên mặt, cơ hoặc xương của đối thủ.

👉 Trong thực tế:

• Một cú đấm nhanh (v lớn) → cả động năng và động lượng đều tăng mạnh.

• Tuy nhiên, cú đấm có tốc độ cao nhưng khối lượng tay nhẹ có thể gây đau (do động năng cao), nhưng không làm đối thủ bật lại nhiều (vì động lượng nhỏ).

Ví dụ 6: Bắn súng

• Khi súng bắn viên đạn:

  • Viên đạn 0.01 kg bay với tốc độ 500 m/s.

    • Động lượng đạn: $\text{m/s}$

    • Động năng đạn: 12×0.01×5002=1250 J

👉 Tại sao đạn nhỏ mà lại nguy hiểm?

• Vì động năng rất lớn, nó có thể xuyên qua vật thể.

• Nhưng động lượng nhỏ, nên khi đạn trúng mục tiêu, nó không đẩy bay người như phim hành động 😂

---

🔹 Ví dụ 7: Đẩy xe tải và đẩy xe đạp

Bạn dùng cùng một lực để đẩy:

• Một chiếc xe đạp: dễ chuyển động ngay → động lượng và động năng tăng nhanh.

• Một chiếc xe tải: khó làm nó chuyển động → cần lực lớn hơn trong thời gian dài hơn để có cùng động lượng.

👉 Ứng dụng trong giao thông, kỹ thuật:

• Xe tải đang chạy chậm nhưng do khối lượng lớn, nên động lượng rất lớn, cực kỳ nguy hiểm nếu phanh gấp (phanh không “ăn” kịp).

• Xe máy nhẹ hơn, động lượng nhỏ hơn, dễ phanh hơn.