Un falco pellegrino, di massa 720 g, durante
Categoria: FISICA | LAVORO ED ENERGIA | POTENZA
Un falco pellegrino, di massa 720 g, durante la caccia impiega 4,2 s a raggiungere da fermo una velocità di 108 km/h. Calcola la potenza media sviluppata dal falco durante la fase di accelerazione.
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 falco pellegrino di 720 g che, durante la caccia, impiega solo 4,2 secondi a superare i 100 km/h. Determiniamo innanzitutto il lavoro compiuto dal volatile applicando il teorema dell’energia cinetica (o teorema delle forze vive) e ricordando che esso parte da fermo. A questo punto, possiamo calcolare la potenza sviluppata dal falco durante la fase di accelerazione applicando la definizione.
Determino innanzitutto il lavoro compiuto dal falco pellegrino applicando il teorema dell’energia cinetica:
$$L=\Delta K=K_f-K_0=\frac{1}{2}m(v_f^2-v_0^2)$$
Dal momento che parte da fermo ho che $v_0=0$, perciò:
$$L=\frac{1}{2}mv_f^2=$$
$$=\frac{1}{2}\times0,720kg\times\Bigl(30\frac{m}{s}\Bigr)^2=324J$$
Calcolo ora la potenza media sviluppata dal falco applicando la definizione:
$$P=\frac{L}{\Delta t}=\frac{324J}{4,2s}=77W$$
