Una merendina ha una energia chimica di 180
Categoria: FISICA | LAVORO ED ENERGIA | ENERGIA CINETICA
Una merendina ha una energia chimica di 180 kcal. Trasformando questa energia tutta in energia cinetica di un corpo di massa 14 kg a che velocità potrebbe arrivare, supponendo che parta da fermo e si muova su un piano senza attrito?
1) Lavoro ed Energia
In questa unità didattica affronteremo due argomenti nuovi, l’uno strettamente correlato all’altro. Daremo infatti una definizione fisica al concetto di lavoro e mostreremo come esso si lega all’energia. Capiremo poi come questa relazione sia fondamentale per lo studio di quella branchia della fisica che denominiamo dinamica. Lavoro ed energia ci permettono infatti di comprendere a pieno fenomeni che osserviamo quotidianamente. Basti pensare agli sforzi che compiamo quando andiamo a correre, o alla carica improvvisa che acquisiamo quando beviamo una bevanda zuccherata. Si tratta dunque di un argomento che, per quanto possa sembrare astratto e lontano dalla tangibilità, è in realtà estremamente concreto e vicino a tutti noi.
2) Energia Cinetica
In questa lezione introduciamo un concetto fondamentale nello studio del capitolo “Lavoro ed Energia“, quello dell’energia cinetica.
Essa ricopre un ruolo estremamente importante, in quanto ci permette di collegare tra loro diversi aspetti affrontati in precedenza, quali massa, velocità, energia e lavoro. Di seguito andremo a dare una definizione di questa grandezza, ne analizzeremo l’unità di misura e spulceremo uno dei teoremi cardine della fisica, il “Teorema delle Forze Vive“.
Fatta questa breve introduzione, cominciamo la nostra lezione.
Questo esercizio è alquanto semplice. Una merendina ha una certa energia chimica, la quale, se convertita interamente in energia cinetica, porta il corpo ad avere una certa velocità. Pertanto bisognerà solamente scrivere la formula che esprime la relazione tra energia e velocità ed esplicitare quest’ultima. L’unico accorgimento che bisogna avere riguarda le unità di misura. La merendina dà infatti un apporto di 180 kcal, ma per lo svolgimento dell’esercizio dobbiamo opportunamente convertire questo dato in Joule.
Ricordando la definizione di energia cinetica:
$$E_{k}=\frac{1}{2}mv^2$$
L’energia ci viene fornita in kcal. Effettuiamo dunque la conversione in Joule:
$$180kcal=180\times10^3cal\times4,186J=$$
$$=7,53\times10^5J$$
Conoscendo il valore dell’energia cinetica e la massa del corpo calcoliamo la velocità:
$$v=\sqrt{\frac{2E_k}{m}}=$$
$$=\sqrt{\frac{2\times7,53\times10^5J}{14kg}}=328\frac{m}{s}$$
