Il lavoro, l' energia cinetica e l'energia potenziale

IL LAVORO , L' ENERGIA CINETICA E L'ENERGIA POTENZIALE

- POTENZIALE

ENERGIA                                             formano ENERGIA MECCANICA

- CINETICA

Dallo schema riassuntivo si può notare che l' energia meccanica è quel particolare tipo di energia legata allo spostamento dei corpi.

Prima di passare all' energia va però definita un' importantissima grandezza fisica strettamente legata ad un qualsiasi tipo di energia: IL LAVORO.

Il lavoro di una forza il cui punto di applicazione subisce un certo spostamento viene perciò definito come il prodotto scalare tra il vettore forza e il vettore spostamento.

Arrivati a questo punto va però definito con chiarezza che cosa è un prodotto scalare:

è innanzitutto un operazione tra vettori e consiste nel prodotto tra i loro due moduli per il cos dell' angolo formato dai vettori stessi.

vettori paralleli concordi: semplice prodotto tra i moduli [cos0 = 1]

0<angolo<90°     il risultato è normalmente a*b*cos

vettori perpendicolari          il prodotto scalare è 0 [ cos90 = 0]

90<angolo<180      prodotto scalare negativo

vettori paralleli discordi: semplice prodotto tra i moduli ma con segno  - [cos180 = -1]

Il risultato non è più un vettore, bensi' uno scalare.

Nel caso del lavoro esso sarà quindi definito come:

LAVORO = F s cosangolo

La sua unità di misura è il     JOULE, cioè 1N m

[ dalla formula sopra citata si possono facilmente ricavara le formule inverse]

Il lavoro viene inoltre ulteriormente diviso:

verrà chiamato motore se esso è positivo

verrà chiamato resistente se esso è negativo( si oppone cioè al moto)

ENERGIA

Definito il lavoro,si può ora definire l' energia come la capacità di compiere un determinato lavoro.

Energia cinetica

la forma più semplice di energia è quella CINETICA: infatti ogni corpo in movimento possiede energia cinetica.

TEOREMA DELL' ENERGIA CINETICA

Il lavoro e l' enrgia cinetica sono legati strettamente tra loro dala seguente relazione:

LAVORO = Ecineticafinale - Ecineticainiziale                            

dalla quale, mediante opportune dimostrazioni si ricava che

Ec = 1/2mv*v( v al quadrato)

dove m è la massa del corpo e v la sua velocità.

dalla (1) si deduce che energia cinetica e lavoro hanno la stessa unità di misura, il JOULE.( ogni tipo di energia si misura in joule).

POTENZA

La potenza viene definita come il lavoro nell' unità di tempo, cioè

P = L/t

L' unità di misura  è 1J/1s che nel SI prende il nome di Watt.

quindi    L = Pt cioè Watt secondo(un ulteriore modo di definire il lavoro)

molto usato è il   kwh( il kilowattora) che corrisponde a 1000w 3,6 1000s = 3,6 MJ

( mega joule)

come anche il cavallo motore: circa 735 W

ENERGIA POTENZIALE  E FORZE CONSERVATIVE

Per il solo fatto che un corpo occupa una certa posizione ha ENERGIA POTENZIALE.

Il lavoro di alcune particolari forze non dipende dal percorso con cui si giunge dal punto A al punto B, ma dai punti di partenza e di arrivo.

Un esempio di forza conservativa(così si chiamano) è il Peso.

Esso è infatti uguale a mgh; essendo m e g due costanti(una la massa l' altra l' accelerazione di gravità) è così provato che il valore dipende esclusivamente da h, cioè l' altezza del punto preso in considerazione.

N.B. : il lavoro di una forza conservativa in un percorso chiuso è nullo.