Un cubetto di ghiaccio è posto in un forno a microonde
Categoria: FISICA | LAVORO ED ENERGIA | POTENZA
Un cubetto di ghiaccio è posto in un forno a microonde. Supponi che il forno sviluppi 105 W di potenza sul cubetto di ghiaccio e che siano necessari 32200 J per scioglierlo. Quanto tempo è necessario per sciogliere il cubetto?
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 vi è un cubetto di ghiaccio che si trova in un forno a microonde. Conoscendo l’energia necessaria per scioglierlo, possiamo determinare l’intervallo di tempo partendo dalla definizione di potenza. Sappiamo infatti che quest’ultima è data dal rapporto tra lavoro e tempo, perciò risolvere il quesito diventa un gioco da ragazzi.
Dalla definizione di potenza so che:
$$P=\frac{L}{\Delta t}$$
Perciò posso esplicitare il tempo facendo:
$$\Delta t=\frac{L}{P}=\frac{32200J}{105W}\approx 307s=5{min}7s$$
