Due rimorchiatori conducono una nave in porto
Categoria: FISICA | LAVORO ED ENERGIA | LAVORO DI UNA FORZA COSTANTE
Due rimorchiatori conducono una nave in porto. Entrambi applicano una forza di 6,2 x 10^7 N e i due cavi che trainano la nave formano un angolo di 50°. Calcola il lavoro compiuto da ciascun rimorchiatore quando la nave si sposta di 18 m.
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) Lavoro di una Forza Costante
Il primo aspetto che analizziamo parlando di lavoro è quello relativo a una forza costante, ovvero una forza che rimane inalterata nel tempo. Ciò significa che modulo, direzione e verso rimangono gli stessi durante tutto l’intervallo considerato. Si tratta di un concetto assai importante, che ci introduce all’interno di questo capitolo e ci guiderà alla scoperta di alcuni teoremi, i quali ci daranno un’idea di concreta di molti aspetti della nostra quotidianità. Di seguito vediamo cosa si intende fisicamente per lavoro di una forza costante, la formula vettoriale, la formula del modulo, l’unità di misura e altro ancora. In quanto meno intuitiva rispetto ad altre grandezze (velocità, accelerazione, …), parlare di lavoro potrà sembrarci inizialmente complesso, ma state ben certi che il nostro team renderà il tutto di una semplicità disarmante.
In questo esercizio vi sono due rimorchiatori che conducono una nave in porto. Innanzitutto rappresentiamo graficamente la situazione, in maniera tale da avere ben chiara la disposizione delle forze. A questo punto possiamo ragionare sull’angolo, arrivando ad affermare che ognuno dei due cavi ha un’inclinazione di 25° rispetto allo spostamento. Possiamo perciò applicare la formula risolutiva e ottenere il risultato richiesto.
Dalla rappresentazione grafica intuisco che ognuno dei due cavi forma un angolo di 25° con lo spostamento. Perciò, il lavoro compiuto da ciascun rimorchiatore sarà pari a:
$$ L=F\Delta x\cos\alpha = $$
$$ = 6,2\times10^7N\times18m\times\cos(25^\circ)= $$
$$ = 1,0\times10^9J $$