Durante una corsa campestre un atleta di 58 kg
Categoria: FISICA | LAVORO ED ENERGIA | ENERGIA CINETICA
Durante una corsa campestre un atleta di 58 kg sta correndo a velocità costante lungo il percorso. Se la sua energia cinetica è 324 J, quanti kilometri percorre in 2 ore?
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.
In questo esercizio ci viene chiesto di calcolare quanti kilometri percorre in 2 ore un atleta di 58 kg che corre a velocità costante. Determiniamo innanzitutto la velocità con cui si muove partendo dalla definizione di energia cinetica. Dopodiché possiamo calcolare lo spazio percorso sfruttando l’equazione oraria del moto rettilineo uniforme. Si tratta di un quesito abbastanza semplice, che ci permette però di fissare per bene i concetti base di questa unità.
So che l’energia cinetica si può esprimere in funzione della velocità tramite la seguente formula:
$$K=\frac{1}{2}mv^2$$
da cui:
$$v=\sqrt{\frac{2K}{m}}=\sqrt{\frac{2\times324J}{58kg}}=3,34\frac{m}{s}$$
Dal momento che l’atleta si muove di moto rettilineo uniforme, faccio riferimento alla relativa legge oraria, imponendo $x_0=0$:
$$x=vt=3,34\frac{m}{s}\times2\times3600s=$$
$$=2,4\times10^4m=24km$$
