Quanto lavoro è necessario perché un velocista
Categoria: FISICA | LAVORO ED ENERGIA | ENERGIA CINETICA
Quanto lavoro è necessario perché un velocista di 73 kg acceleri da fermo fino a 7,7 m/s?
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 a quanto ammonta il lavoro necessario affinché un velocista di 73 kg acceleri da fermo fino a 7,7 m/s. Si tratta di un quesito estremamente semplice in cui è sufficiente applicare il teorema dell’energia cinetica. Conosciamo infatti sia la velocità iniziale che quella finale, oltre che la massa dell’atleta. L’unica cosa che dobbiamo fare sono i calcoli.
Determino il lavoro necessario per un velocista di queste caratteristiche di raggiungere la velocità descritta nel problema applicando il teorema dell’energia cinetica, ovvero:
$$L=\Delta K=K_f-K_0=\frac{1}{2}m(v_f^2-v_0^2)=$$
$$=\frac{1}{2}\times73kg\times(7,7^2-0^2)\frac{m^2}{s^2}=$$
$$=2,2\times10^3J$$
