Sollevi un secchio d’acqua dal fondo di un pozzo
Categoria: FISICA | LAVORO ED ENERGIA | POTENZA
Sollevi un secchio d’acqua dal fondo di un pozzo profondo, utilizzando una fune. Se la potenza che sviluppi è 108 W e la massa del secchio pieno d’acqua è 5,00 kg, con quale velocità puoi alzare il secchio? (Trascura il peso della fune)
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) Potenza
Con questa lezione introduciamo un concetto nuovo, ma di cui sicuramente ognuno di voi avrà già sentito parlare almeno una volta nella vita: la potenza. Nella vita di tutti i giorni capita spesso che non ci interessi molto del lavoro compiuto da una forza, bensì come esso si relaziona ad altre grandezze, come, ad esempio, il tempo.
Seppur venga utilizzato nei contesti più disparati, il significato fisico di potenza si avvicina notevolmente a quello che abbiamo nel nostro immaginario. Di seguito riportiamo gli aspetti fondamentali da conoscere.
In questo esercizio solleviamo un secchio d’acqua dal fondo di un pozzo profondo, utilizzando una fune e sviluppando una potenza di 108 W. Innanzitutto stabiliamo che, per sollevare il secchio d’acqua, devo applicare una forza che sia pari al peso del secchio. Sapendo poi che la potenza si può calcolare in funzione della velocità, possiamo ricavare quest’ultima tramite le formule inverse. Si tratta di un esercizio abbastanza semplice, in cui è però necessario conoscere per bene tutte le modalità con cui è possibile determinare la potenza.
Per sollevare il secchio d’acqua devo applicare una forza che sia pari al peso del secchio, perciò:
$$F=F_p=mg$$
Sapendo che la potenza si può calcolare in funzione della velocità seguendo questa formula:
$$P=Fv=mgv$$
Posso ricavare la velocità con cui posso alzare il secchio:
$$v=\frac{P}{mg}=\frac{108W}{5,00kg\times9,8\frac{m}{s^2}}=2,20\frac{m}{s}$$
